模拟电子技术基础课程设计说明书-函数发生器的设计

模拟电子技术基础课程设计说明书-函数发生器的设计内容摘要：

function model generator. 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书 2V 1 绪 论 随着我国科学技术势力不段提高，以及世界科学水平也在飞速发展。 大规模集成电路再不同的领域也越来越被利用，不论在工业，还是在其他方面都起着举足轻重的作用。 现代电子技术的快速发展 ,信号的产生运用于各 领域中。 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。 根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器 S101 全部采用晶体管 )，也可以采用集成电路 (如单片函数发生器模块 8038)。 为进一步掌握电路的基本理论及实 验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波 — 三角波 — 正弦波函数发生器的设计方法。 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书 2VI 1．函数发生器总方案及原理框图 原理框图 函数发生器的总方案 产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波 — 方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。 本课题采用先产生方波 — 三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法， 由比较器和积分器组成方波 — 三角波产生电路，比较器 输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。 差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。 特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。 波形变换的原理是利用差分放大性非线性。 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书 2VII 2．课程设计的目的和 要求 设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法 2．掌握模拟 IC 器件的应用 3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4． 掌握常用元器件的识别和测试 5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 设计任务 设计方波 —— 三角波 —— 正弦波函数信号发生器 课程设计的要求及技术指标 10~100Hz， 100 Hz~1KHz， 1 KHz~10 KHz； Upp≈3V，幅度连续可调，线性失真小。 Upp≈5V，幅度连续可调，线性失真小。 Upp≈14V，幅度连续可调，线性失真小。 武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书 2VIII 3．各组成部分的工作原理 方波发生电路的工作原理 此电路由反相输入的滞回比较器和 RC 电路组成。 RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过 RC 充、放电实现输出状态的自动转换。 设 某一时刻输出电压 Uo=+Uz,则同相输入端电位 Up=+UT。 Uo 通过 R3 对电容 C 正向充电，如图中实线箭头所示。 反相输入端电位 n随时间 t的增长而逐渐增高，当 t趋于无穷时， Un趋于 +Uz；但是，一旦 Un=+Ut,再稍增大， Uo 从 +Uz 跃变为 Uz,与此同时 Up 从 +Ut 跃变为 Ut。 随后， Uo 又通过 R3 对电容 C 反向充电，如图中虚线箭头所示。 Un 随时间逐渐增长而减低，当 t 趋于无穷大时，Un趋于 Uz；但是，一旦 Un=Ut,再减小， Uo 就从 Uz跃变为 +Uz， Up 从 Ut 跃变为 +Ut，电容又开始正相充电。 上述过程周 而复始，电路产生了自激振荡。 方波 三角波转换电路的工作原理 R112354U1R2R3 5 0 %R p 1R4 5 0 %R p 212354U2C1R 1 7 方波 — 三角波产生电路 mopURR RU 2132T 131242 )(4ppRRCRRRT武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书 2IX 工作原理如下： 若 a 点断开，运算发大器 A1 与 R R2 及 R RP1 组成电压比较器， C1 为加速电容，可加速比较器的翻转。 运放的反相端接基准电压，即 U=0，同相输入端接输入电压 Uia， R1称为平衡电阻。 比较器的输出 Uo1 的高电平等于正电源电压 +Vcc，低电平等于负电 源电压Vee（ |+Vcc|=|Vee|） , 当比较器的 U+=U=0 时，比较器翻转，输出 Uo1 从高电平跳到低电平 Vee,或者从低电平 Vee 跳到高电平 Vcc。 设 Uo1=+Vcc,则 3122 3 1 2 3 1( ) 0C C iaR R PRU V UR R R P R R R P        将上式整理，得比较器翻转的下门限单位 Uia为 223 1 3 1()C C C CiaRRU V VR R P R R P    若 Uo1=Vee,则比较器翻转的上 门限电位 Uia+为 223 1 3 1()E E C CiaRRU V VR R P R R P    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书 2X 比较器的门限宽度 2312H C Cia ia RU U U IR R P    由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图 371 所示。 a 点断开后，运放 A2 与 R RP C2 及 R5 组成反相积分器，其输入信号为方波 Uo1，则积分器的输出 Uo2 为 214 2 21()OOU U d tR R P C   1O CCUV 时， 2 4 2 2 4 2 2()( ) ( )C C C CO VVU t tR R P C R R P C   1O EEUV 时， 2 4 2 2 4 2 2()( ) ( )CCEEO VVU t tR R P C R R P C 可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。 a 点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波 三角波 的幅度为22。