函数信号发生器设计任务书70358.docx

书目一、设计的任务和要求二、已知条件三、函数发生器的详细方案I总的原理框图及总方案2各组成部分工作原理3总电路图四、电路的参数选择与仿真五、试验结果分析附录：电路原理和元器件列表一.设计的任务和要求1 .设计任务设计方波一三角波一正弦波函数信号发生器2 .设计目的（1）巩固和加深对也子电路基本学问的理解，提高综合运用本课程所学学向的实力。<2）培育依据课题须要选学参考书籍,查阅手册、图表和文献资料的自学实力。通过独立思索，深化钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。（3）通过电路方案的分析、论证和比较,设计计算和选取元器件：初步驾驭简洁好用电路的分析方法和工程设计方法。（4）了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与试验的成果，正确地绘制电路图等。（5）培育前稗、仔细的工作作风和科学看法。3.性能指标要求（1）输出波形：正弦波、方波、三角波等：（2）频率范围：10Hz500Hz:（3）输出电压：方波Up-p<=24V,三角波Up-p>10V,正弦波U>1.5V：波形特征：方波tr<100uS,三角波失真系数THD<2%,正弦波失真系数THD<5%。二、已知条件：双运放358只、三极管3DG6四只（B约为60）三、函数发生器的详细方案1 .总的原理框图及总方案图1函数信号发生.落原理图多波形信号发生器方框图如图1所示.本课题采纳由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波一三角波一正弦波函数发生器的设计方法0并采纳先产生方波一三角波，再将：.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一三角波产生电路，比较器输出的方波经积分借得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。设计差分放大器时，传输特性曲线要对称、线性区要窄，输入的三角波的的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或技止区。波形变换的原理是利用差分放大淞传输特性曲线的非线性。2 .各组成部分的工作原理2.1方波-一三角波转换电路的工作原理工作原理如下：若a点断开，运算发大器A1.（左）与RI、R2及R3、RPI组成电压比较器，C】为加速电容,可加速比较器的翻转。运放A2（右）与R4、RP2、C2及R5组成反相枳分器，其输入信号为方波Uo1.,则积分器的输出电压U2为Uo2=(E+R>)G+桃）G气,(R4RP2)C2当Uo=-%时，Uoi=-<)f_Vccf(氏+RPJC2(R+RP2)C2由此可见积分泯在输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系如卜溷3所示若a点闭合，即比较器与积分港首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波“三角波的幅度为：UmM="%R,+RR方波-三角波的频率f为:Jr=号+M44(R,+RP°G由以上西式可以得到以下结论：1.电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围较宽，可用C2变更频率的范围，PR2实现频率微调。2.方波的输出幅度应等丁电源电压+Vcc°-：角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc,电位器RP1.可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。2.2三角波一正弦波转换电路工作原理图4:角波一正弦波转换电路图（4）为实现三角波一正弦波变换的电路。其中Rpi调整三角波的幅度，Rm调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大落的线性区。电容C3,C,C5为陶直电容，C6为漉波电容，以/除谐波重氏，改善输出波形,三角波-正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。差分放大器采纳单入单出方式。三角波-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。差分放大涔传输特性曲线的非线性及三角波-正弦波变换原理如卜.图:分析表明，传输特性曲线的友达式为:Z=叫I=1+1(/,上式中：a=ct1.;/°一差分放大器的恒定电流;Ur温度的电压当量，当室温为25C时UT-26mY.假如1.：id为三角波，设表达式为XT)0rT式中：Um一三角波的幅度：T一三角波的周期。为使输出波形更接近正弦波，由图5可知:（1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；（2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。3.总电路图整个设计电路如图6所示:四、电路的参数选择与电路仿真本课题采纳MUI1.iSim7作为仿其软件。Mu1.tisim½InteractiveImageTechno1.ogies(E1.ectronicsWorkbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析实力.N1.MUItiSim软件结合了直观的捕获和功能强大的仿鼠，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。Mu1.tisim7通过直观的电路图捕获环境，轻松设计电路：通过交互式SP1.CE仿真，快速了解电路行为：借助高级电路分析，理解基本设计特征：本课题运用MUItiSim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。1.方波一三角波部分参数选择：取才C2=0.47uF,C2的取值很重要，依据你电阻的值，要取相应的值，取值不对,会干脆影响到你波形输出与否。调整RP1.和RP2,微调Rp1.,使三角波的输出幅度满意设计要求,调整Rp2,则输出频率在对应波段内连续可变。方波-三角波电路的仿真：在Mu1.tisim7中按方波-三角波转换电路图(2)接线。调整Rp1.和Rp2到设定值，检查无误后，在正确位置接上示波器视察输出波形.仿真电路图如E：图7方波一三角波仿真电路图参数选择：C4=470Mf,C5=C6=0.1F:R6=5.IKQ（R6阻值只要大于5三角波一正弦波电路的仿爽.：在MUkiSimK）.1中按方波-三角波转换电路图（图4）接线。保证参数正确,检查无误后，在正确位置接上示波器视察输出波形。仿真电路图如卜丁方波一三角波一正弦波函数发生器仿真电路图如卜图9方波一三角波一正弦波函数发生器仿真电路图五、试验结果分析方波一三角波一正弦波函数发生器电路是分成两个部分来做的，先做方波一三角波产生电路，再做三角波一正弦波变换电路，然后把两张图用线连接成一张完整的大图。方波一三角波产生电路中的CI其实可以去掉不要的，假如要用的话，取值要比较小，这样才不会影响电路。我的RP2的阻值是200Q,起先设置的C2是0.1PF,但是总是出不来波形，后来老师说，C2的值太小了。经过我多次的试脸，发觉047F是最为合适的。最终还要调整RP1.和RP2,确保频率位隹I为IOHz-500Hzo角波一正弦波变换电路中C1=470F,C5=C6=0.1F,R6=5.IKQ。R6起先设的值是3.3KC,然后仿我就是没有波形出来，问了同学，探讨了一会儿，也才知道，R6的限值必须要大于5KQ,这样之后才有波形出来了。斑终还是样的，调整Rb1.,测试频率范围.最终当两张图连在一起之后，不仅要看波形，还要测试输出电压：方波Up-p<=24V,三角波UP-P>10V,正弦波U>15Y.当切要求都满意之后,全部的函数发生器设计就完成了。像做这种瓜验，要的必需是耐性，还有学友的悄助，老师的指导，必需做到同心协力，否则胜利的几率是特别小的。附录1：电路原理图附录二：元器件清单直流稳压电源：一台低频信号发生器：一台低频亳伏表：台双踪示波器：一台万用表：一块晶体管图示仪：台失其度测试仪：一台电阻：100Q：1个IKO：2个2KO：2个3.3KQ：1个5.IKQ：3个I0KQ：3个20KQ:2个滑动变阻器:47KQ：2个200K;一个IKQ：一个电容：OJF:两个0.47UF：个IOuF:一个470F：一,个三极管3DG6:四个双运放358：一只