设计制作正弦波_方波_三角波函数转换器 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 10:27:30星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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1.函数发生器总方案及原理框图

1.1 原理框图

1.2 函数发生器的总方案

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。

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下所示:

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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器传输特性曲线的非线性。

2.课程设计的目的和设计的任务

2.1 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

2.2设计任务

设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器 2.3课程设计的要求及技术指标

1.设计、组装、调试函数发生器 2.输出波形:正弦波、方波、三角波; 3.频率范围 :在10-10000Hz范围内可调 ;

4.输出电压:方波UP-P≤24V,三角波UP-P=8V,正弦波UP-

P>1V;

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3.各组成部分的工作原理

3.1 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

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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。

3.2 方波---三角波转换电路的工作原理

C1R1241R2R35Rp1 50% 50%1R173U13R4Rp2245U2

方波—三角波产生电路

R2?UT??Uo2mR3?Rp1

T?4R2(R4?Rp2)C1R3?Rp1 .学习帮手.

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工作原理如下:

若a点断开,运算发大器A1与R1、R2及R3、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 U??

将上式整理,得比较器翻转的下门限单位Uia-为 Uia??R3?RPR21(?VCC)?Uia?0

R2?R3?RPR2?R3?RP11?R2?R2(?VCC)?VCC

R3?RPR3?RP11若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为

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