低频与数字电路课程设计函数信号发生器

1、低频与数字电路课程设计报告一、任务技术指标设计能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号的信号发生器。基本要求：1.在给定的12v直流电源电压条件下，使用运算放大器设计一个函数信号发生器。2.信号频率：1khz10khz。3.方波：vp-p24v，上升和下降时间：10ms；三角波：vp-p6v，三角波失真度：2%；正弦波： vp-p1v，正弦波失真度：5%。二、总体设计思想1.基本原理由555定时器构成多谐振荡器产生方波，当电容c2被充电时，2和6引脚的电压都上升，此时二极管d1导通，接通+12v电源后，电容c被充电，vc上升，当vc上升到2vcc/3时，触发器被复位，同时放电bjt t导通，此

2、时输出电平vo为低电平，电容c通过r2和t放电，使vc下降。当vc下降到vcc/3时，触发器又被置位，vo翻转为高电平。电容器c经r2，r23，r21他们此时说分的总阻值设为r1放电,放电所需的时间为： tpl=r1c ln20.7 rc； 当c放电结束时，t截止，vcc将通过r1、r22、r21所分得的阻值为r2向电容器c充电，vc由vcc/3上升到2vcc/3所需的时间为tph=r2c ln20.7r2c。当vc上升到2vcc/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率为f=1 / (tpl+tph) 1.43 / (r1+r2) c 稳态时555电路输

3、入端处于电源电平，内部放电开关管t导通，输出端vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到vi端。并使2端电位瞬时低于1/3vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容c开始充电，vc按指数规律增长。当vc充电到2/3vcc时，高电平比较器动作，比较器a1翻转，输出vo从高电平返回低电平，放电开关管t重新导通，电容c上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备,产生的方波经过积分电路，变成三角波，然后经过差分放大电路变成正弦波。2.系统框图555定时器555定时器三角波方波方波正弦波积分网络差分放大电路图1 系统框图三、具体设计1.总体设计电

4、路图图2总体电路图2.模块设计555定时器构成多谐振荡器产生方波 图3产生方波电路图4方波产生图利用积分器是方波变成三角波 图5方波转换为三角波 图6三角波产生图经差分放大电路三角波变为正弦波 图7正弦波产生图图8正弦波产生图3.仿真及仿真结果分析方波仿真图9方波仿真三角波仿真图10方波仿真正弦波仿真图11正弦波仿真表1输出幅值的测量输出端口幅值范围方波25v11.5v三角波2355v正弦波100mv2v表2方波上升时间的测量频率f=1khzf=8khz上升时间655.74ns555.70ns表3正弦波失真度的测量频率f=1khzf=8khz失真度2.35%3.10%四、结论（1）电位器r2在可以调整方波-三角波-的输出频率。（2）方波的输出幅值应近似等于电源电压+ucc。三角波的输出幅值应不超过电源电压+ucc。 （3）在实现三角波-正弦波的变换的时候，为了使输出波形更接近正弦波可见传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；三角波的幅值um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。参考资料1 童诗白，华成英.模拟电子技术基础m.北京：高等教育出版社，20