《模拟电子技术课程设计》多用信号发生器 .doc

多用信号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。 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， 本课题中函数发生器电路组成框图如图1--1所示： 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 ### 《模拟电子技术课程设计》之多用信号发生器设计要点 #### 一、多用信号发生器概述 多用信号发生器是一种能够自动产生正弦波、三角波、方波等多种电压波形的电路或仪器。这些波形在电子工程、通信技术以及科学研究等领域有着广泛的应用。 #### 二、多用信号发生器的设计方法 ##### 2.1 设计思路 - **基础波形产生**：本设计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。 - **波形转换**：通过比较器和积分器组合实现方波—三角波的产生，再利用差分放大器将三角波转化为正弦波。 - **器件选择**：既可以使用分立器件（如晶体管），也可以采用集成电路（如单片函数发生器模块8038）。 ##### 2.2 方案对比 - **方案一**：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。 - **方案二**：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。 - **本设计采用方案**：先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波。这种方式简化了电路结构，降低了成本。 #### 三、电路组成与工作原理 ##### 3.1 方波—三角波产生电路 - **组成**：由比较器和积分器组成。 - **工作原理**： - **方波产生**：比较器输出的方波。 - **三角波产生**：方波经过积分器后得到三角波。 ##### 3.2 三角波到正弦波的转换 - **转换原理**：利用差分放大器的传输特性曲线的非线性进行波形变换。 - **优点**： - 工作点稳定 - 输入阻抗高 - 抗干扰能力强 - 能够有效抑制零点漂移 #### 四、设计目标与任务 ##### 4.1 设计目的 - 掌握多用信号发生器的设计方法和测试技术。 - 熟悉运放构成的运算电路工作原理。 - 学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路系统。 ##### 4.2 设计任务 - 设计方波—三角波—正弦波多用信号发生器。 ##### 4.3 设计要求 - 电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形。 - 频率范围：100Hz~10kHz。 - 正弦波频率基本误差≤±1.5%（Hz）。 - 正弦波非线性失真≤0.1%。 - 输出幅度>3V。 #### 五、具体设计步骤 ##### 5.1 方波发生电路 - **组成**：反相输入的滞回比较器和RC电路。 - **工作原理**：通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。 ##### 5.2 方波—三角波转换电路 - **组成**：运算放大器A1与R1、R2、R3、RP1组成电压比较器。 - **工作原理**：利用运放的反相输入端接基准电压，同相输入端接输入电压Uia，实现方波到三角波的转换。 #### 六、技术指标 - **频率范围**：100Hz~10kHz。 - **正弦波**：频率基本误差≤±1.5%（Hz）；频率漂移（预热30分钟后）<0.3%（Hz）；非线性失真≤0.1%。 - **正负矩形脉冲波**：脉冲宽度100μs~10ms；脉冲前后沿<40ns；波形失真<5%。 - **锯齿波**：线性≤5%。 - **输出幅度**：>3V，其中正弦波为有效值，脉冲波为峰-峰值。 #### 七、总结 多用信号发生器的设计涉及到电路的基础理论和实验调试技术，通过本设计不仅可以加深学生对模拟电子技术的理解，还能够提高其实验操作能力和解决问题的能力。此外，通过实际操作和调试，学生还能学习如何选择合适的元器件、如何进行电路优化等实用技能，这对于其未来从事相关领域的工作具有重要意义。