压控函数发生器--课程设计报告.doc

压 控 函 数 发 生 器课程设计报告班级： 学号姓名： 东华大学信息科学与技术学院摘要： 该压控函数发生器课程设计，由集成运算放大器电路和差分放大电路两部分组成，总电路包含输入电路、极性变换电路、积分电路、施密特比较反馈电路和非线性转换电路五个单元模块，最终实现三角波、方波和正弦波的生成，并且达到输入电压的大小控制输出信号的频率的功能，即 。关键字： 施密特比较反馈电路 压控Abstract:The pressure control function generator curriculum design, the integrated operational amplifier circuit and differential amplifier circuit of two parts, the total circuit includes input circuit, polar transformation circuit, integral circuit, schmidt comparison feedback circuit and nonlinear switching circuit five unit module, finally realizes the triangular wave and square wave and the generation of sine wave, and the size of the input voltage to control the output frequency of the signal function, namely.Key word: schmidt comparison feedback circuit voltage controlled目 录1. 设计任务12. 方案选择12.1 方案选择1 2.2 方框图13. 理论分析与电路设计23.1 010V直流信号的产生电路2 3.2 极性变换电路2 3.3 积分电路3 3.4 比较反馈电路4 3.5 三角波方波总电路5 3.6 非线性比较电路64计算机仿真75组装与调试7 5.1 输入电路7 5.2 极性变换电路7 5.3 积分电路8 5.4 比较反馈电路8 5.5 非线性转换电路8 5.6 电路调试96测试结果96.1 测试波形10 6.2 测试数据117仪器仪表与元件使用12参考文献13收获与体会141.设计任务： 设计一个压控函数发生器，可以产生方波、正弦波和三角波。 要求：（1）输入为的直流电压，对应输出的函数。 （2）输出的三角波电压为；正弦波为；方波为。2.方案设计与论证2.1 方案选择函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形，其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。利用所提供的运算放大器、三极管等器件，可实现题目要求的有如下三种方案：方案一：方案二：方案三：比较以上三种方案：有分立元件的设计方案，也可采用集成电路的设计，前者在实际操作调试过程中过于复杂，且其性能难以得到保证，后者虽然操作简单，缺不利于实验者调试技能的锻炼，同时器件的价格比较高。本设计方案结合了两者的优点，因而经由各方面考虑采用方案一。方案一具有较高的性价比，同时对于实验者基本理论的掌握和实验调试技术的锻炼大有裨益。2.2 方框图极性变换电路非线性转换器积分器跟随器比较反馈电路 3. 理论分析及电路设计3.1 010v直流信号的产生电路采用电阻分压方法，运用滑动变阻器产生010v的直流信号，运算放大器组成电压跟随器作为缓冲级，根据其输入阻抗大输出阻抗小的特点，使信号可以接近无衰减的传输到下一级。在实际操作中，远方输入端电阻主要用于平衡，减小失调电流引起的误差，开始可以不考虑；运放的反馈端由于没有电阻会造成一定的信号传输误差，故在调试阶段可以加一个小电阻来进行误差调整。数据计算实际操作中可选择R1=1K, R2=10K(滑动变阻器)， =12V3.2极性变换电路利用三极管b端电压控制其导通与截止，当三极管截止时推导公式为当三极管导通时运放为反向放大器，推导公式为根据运算放大器的电阻平衡原则和极性变换电路只改变电压极性而不改变电压大小的原则，各电阻之间应该满足的关系为故三极管截止时和大小、极性均相同，三极管饱和时和大小相等、极性相反。三极管以一定频率在截止和饱和之间变换时，极性变换电路的输出电压为对称方波，幅值为。3.3积分电路该电路利用电容的充放电原理，计算公式为根据运算放大器的电阻平衡原则此时，输出波形即为三角波。3.4比较反馈电路该电路为施密特比较反馈电路，将三角波变换为方波，由施密特电路原理可知，当，会变换极性，利用二极管的单向导通性，得到仅有正向电压的方波信号，其中电压之间满足的关系为3.5三角波方波总电路公式推导过程如下 由上式得到三角波的频率为由公式结果可知，根据公式得到定值，输出信号频率与控制电压呈线性关系，达到了电压控制函数发生器输出信号频率的目的。3.6非线性转换电路差分放大器差分放大电路具有工作点稳定、输入阻抗高、抗干扰能力强、抑制零点漂流的特点，利用其传输特性的非线性可以将频率较低的三角波转化为正弦波。在实际操作中为了得到较好的正弦波形，需要注意调节三角波幅值使其大小正好使晶体管接近饱和区或截止区；调节电容大小可以改善波形：利用滑动变阻器调节晶体管的静态工作点，以避免图形失真。4. 计算机仿真 、5. 组装与调试5.1输入电路根据公式，结合实际取=12V，,为10的滑动变阻器，在实际操作的误差调整中，为了达到更高的精度要求，可以在电压跟随器的反馈支路上加小电阻5.2极性变换电路5.3积分电路由公式可知，频率的变化范围由决定，为了使电路在高频下正常功过，取0.01，可得到大约为6.25，在实际操作中为了调试方便，采用10的滑动变阻器，=6.2。5.4比较反馈电路由公式决定三角波幅值，在已定的条件下，幅值由的大小决定，性能指标要求三角波幅值为4v，取 ,在实际操作中因为有误差存在，可用定值电阻和的滑动变阻器代替，以便于调试。5.5非线性转换电路 其中和的选取考虑进入非线性转换电路的三角波幅值不可以过大的要 求；和是集电极电阻，取值较大；和考虑差分放大器的静态工作点；和影响输出正弦波的对称性；取值较大是为了输出正弦波有较大幅值变化范围。5.6电路调试5.6.1 电路调试过程中，三角波幅值与要求不相符，这时调节中的 滑动变阻器使幅值为4v5.6.2 电路调试过程中，方波幅值与要求不相符，这时改变、的大小可以使方波幅值为010v5.6.3 频率变化范围并未达到010kHz，这时调节积分器与极性变换电路之间的滑动变阻器，使频率达到要求，必要时加入补偿电路，在其两端并联一个级的电路，5.6.4 对于正弦波产生电路的调试，先调节滑动变阻器使差分放大电路静态工作点合适，再调节滑动变阻器使正弦波形达到要求,最好是两个滑动变阻器一起调试，可以得到讲好的正弦波形。5.6.5 调正弦波时，波形出现毛刺或者不光滑现象，这时分别改变100和10的电容来调整。6. 测试结果6.1 测试波形6.2测试数据 直流电压（V）12345678910频率(kHz)1.0432.0963.0734.0865.0756.1067.0467.9898.9229.8477.仪器仪表与元器件使用名称型号数量说明定值电阻2K2R11.2K1R193K1R205K1R126.2K2R8.R1010K6R9等12K1R1320K2R3.R6100K1RL滑动变阻器100K1R2110K3电容0.011C11000p1调节电路用101C21001C3晶体管二极管1使输出单极性电压的方波三极管4集成运算放大器LF3532示波器GOS-60211观察波形状况，以便调试数字万用表M98031直流稳压电源GPS-33031提供12v直流电压源和地线参考文献数字电子技术基础 张申科 崔葛瑾编 电子工业出版社出版模拟电子技术基础（第四版） 华成英 童诗白主编 高等教育出版社出版收获与体会 通过对压控函数发生器设计原理的学习和实验，充分理解了运算放大器、积分器、施密特电路以及改进型差分放大的工作原理，熟悉了电路设计软件的操作，并了解了其仿真过程的优缺点，同时提高了实际的操作能力。经过这次电子技术课程设计实验的实际动手操作，