正弦波-方波-三角波信号发生器设计

苏州科技学院天平学院模拟电子技术课程设计指导书课设名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计学生姓名专业电子指导教师胡伏原二〇一二年七月模拟电子技术课程设计指导书一设计课题名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计二课程设计目的、要求与技术指标2.1课程设计目的（1）巩固所学的相关理论知识；（2）实践所掌握的电子制作技能；（3）会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计；（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则；（5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题；（6）学会撰写课程设计报告；（7）培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风；（8）完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。2.2课程设计要求（1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）列出所有元器件清单；（3）安装调试所设计的电路，达到设计要求；2.3技术指标（1）输出波形：方波－三角波－正弦波；（2）频率范围：100HZ~200HZ连续可调；（3）输出电压：正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0~2V连续可调；（4）正弦波失真度：三系统知识介绍3函数发生器原理。本设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波\方波\三角波。实现该要求有多种方案。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：首先产生方波——三角波，再将方波变成正弦波或将三角波变成正弦波。3.1函数发生器的各方案比较我选的是第一个方案，上述两个方案均可以产生三种波形。方案二的电路过多连接部方便而且这样用了很多元器件，但是方案的在调节的时候比较方便可以很快的调节出波形。方案一电路简洁利于连接可以节省元器件，但是在调节波形的时候会比较费力，由于整个电路时一起的只要调节前面部分就会影响后面的波形。四电路方案与系统、参数设计4.1基于集成运算放大器与晶体管差分放大器的函数发生器4.1.1设计思路我们组总体设计思路为：先通过比较器产生方波，方波通过积分器产生三角波，三角波通过差分放大器产生正弦波。函数发生器电路组成框图如下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。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。4.1.2工作原理4.1.2.1方波产生电路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R1对电容C1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R1对电容C1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。4.1.2.2方波——三角波转换电路的工作原理4.1.2.3正弦波——方波转换电路的工作原理4.1.3元器件与参数设计1、从电路的设计过程来看电路分为三部分：①方波部分②三角波部分③三角波部分正弦波部分2、方波部分与三角波部分参数的确定由,可见f与c成反比，若要得到100Hz~200Hz,C为0.1。3.正弦波-方波部分比较器A1与积分器A2的元件计算如下：，R2/(R3+RP1)=U02M/VCC=6/12=1/2;,则(R3+RP1)=20KΩ,取R3=10KΩ,RP1为47KΩ的电位器，取平衡电阻R1=R2//(R3+RP1)=7KΩ,由式,即。当100HZ<f<200HZ时，取C2=0.1uf，，取平衡电阻。，由输出的三角形幅值与输出方波的幅值分别为2V，6V，有2=6=1/3取R2=20KΩ，≈47k，R3=20K三角波—>正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高