压控函数发生器

《模拟电子技术》课程设计课程名称：压控函数发生器班级：学号：姓名：指导老师：设计要求(1)设计一个至少可以输出方波、三角波、正弦波这三种波形的压控函数发生器。

(2)根据设计指标和设计要求，详细分析各单元电路的设计过程，逐级设计各单元电路，画出单元电路原理图，分析主要元器件的选择依据。

(3)设计各单元电路的实现、调试、测试方案和实验数据记录表格，完成单元电路测试，分析各单元电路的测试数据和输入、输出波形是否满足设计要求。

(4)根据前面的设计分析，画出系统设计框图或系统设计流程图。

(5)根据系统设计框图逐级级联各单元电路，每增加一级电路，必须先测试并检验级联后的电路是否满足设计要求。如果级联后的电路可以满足设计要求，方可继续级联下一级电路;如果级联后的电路不能满足设计要求，则必须先定位问题所在点，完成纠错后方可继续级联下一级电路。否则，一旦系統电路出现故障，将很难排查。

(6)设计系统电路的测试方案和实验数据记录表格，测试系统电路的实验数据和输入、输出波形，详细分析系统电路的测试数据和输入、输出波形是否满足设计要求。(7)用电路仿真设计软件(如Multisim等)设计仿真压控函数发生器，将仿真结果与实验结果进行对比分析，说明实验电路有哪些不足，需要怎样改进。

(8)详细分析在电路设计过程中遇到的问题，总结并分享电路设计经验。2.注意事项(1)选择集成运算放大器时，应考虑单位增益带宽是否满足系统输出频率的设计要求。

(2)系统信号的频率与多个电路参数有关，设计电路时，应综合考虑各参数之间的关系。

(3)搭接实验电路南，应先切电源对系统电路进行合理的布局。布局布线应遵循“走线最短”原则。通常应按信号的传递顺序逐级进行布局布线。带电作业容易损坏电子元器件并引起电路故障。

(4)搭接实验电路时，应尽量坚持少用导线、用短导线，盲目使用导线会引入不必要的寄生参量，使实际设计出来的电路参数发生偏离，并增加电路出错的概率。模拟电于技术实验与课程设计

(5)系统电路安装完毕后，不要急于通电，应仔细检查元器件引脚有无接错，测量电源与地之间的阻抗，如果发现存在阻抗过小等问题，应及时纠错后方可通电。

(6)接通电源时，应注意观察电路有无异常现象，如元器件发热、异味、冒烟等。如果发现有异常现象出现，应立即切断电源，待故障排除后方可通电。

(7)检测电路功能时，应首先测试各单元电路静态工作点是否正常，待各单元电路静态。工作点调试正确无误后，方可加入交流信号进行动态功能测试。

(8)检验电路动态功能时，应顺着交流信号的流向用示波器逐级观察输入、输出波形。

3.设计指标时，由于存在电势差，存储在电容C1两端的电荷通过电阻R1进行放电。输出电压Vo4和输入电压Vo3之间应满足:Vo4=-1/R1*C1*∫Vo3dt在设定的半个周期内，方波信号为直流信号，Vo3为定值，则Vo4=-Vo3/R1*C1*t由上式可知，三角波与方波的相位相反。5.4反馈控制信号产生电路和方波产生电路方波的产生方法比较多，比如用55芯片构成多谐振荡器、用单片机或FPGA设计出方波产生电路、用削波电路对交流电(正弦波)削波、用集成运放构成迟滞比较器再接上稳压电路输出方波等方法。此处我采用集成运放构成迟滞比较器的方法来设计方波产生电路。用集成运放设计的迟滞比较器只有两种输出状态:正向饱和或负向饱和。在迟滞比较器的输入端引入一个周期变化的信号(比如三角波),如果设置的门J限电压能够满足迟滞比较器输出电压翻转条件，则在迟滞比较器的输出端就可以得到一个方波信号。下图5中即为用反相输入迟滞比较器设计的反馈控制信号产生电路和方波产生电路。图5：在图5所示的电路中，输入信号Vo4是积分器输出的三角波信号，输出信号有三个:Vo5、Vo6和Vo7。其中，Vo5是迟滞比较器输出的电压信号。因多数集成运算放大器输出电压的正向饱和电压值与负向饱和电压值的绝对值并不相等，因此，多数情况下，在迟滞比较器输出端测到的是一个正、负电压的绝对值不相等的方波信号。Vo6是迟滞比较器的输出电压Vo5经二极管VDI单向处理后的反馈控制信号。二极管的单向导电性使反馈控制信号Vo6是一个没有负向电压的方波信号。电阻R4既是二极管VD1的限流保护电阻，也是得到反馈控制信号Vo6的负载电阻，其电阻值应根据迟滞比较器的输出电压V5和二极管VD1的工作电流计算选取。二极管VD1应选用高速二极管，如IN4148、IN581等。如果二极管VDI选用不当，比如选用了整流二极管1N4001等，则在输出波形Vo5上可以测到明显的反向恢复脉冲。Vo7是方波输出信号，如图5中的双向钳位电路。该信号是在双向稳压管2DW232上获得，因此具有良好的对称性。如果系统输出的方波信号在极性变换电路的输出端获得，产生Vo7的支路也可以省略。电阻R5是双向稳压管2DW232的限流保护用电阻，其电阻值应根据迟滞比较器的输出电压Vo5和双向稳压管2DW232的工作电流计算选取。5.5增益连续可调电压放大电路按照设计要求，如果想得到峰值电压在20mV~10V范围内连续可调的输出信号，在系统电路中，还必须增加一-级增益连续可调的线性放大电路，如图6所示。图6：在图6所示的电路中，电阻R2是平衡电阻。调节电位器Rw1可调端的位置，在输出端可以得到一个与输入信号同波形、同频率，且输出幅度连续可调的输出信号。图中加了一级电压跟随器用以满足负载匹配要求。输出电压Vo为:Vo=-Rw1/R1*Vin(其中，Vin为Vo4或Vo7或Vo8)将前面各级电路产生的输出波形分别送至增益可调放大电路。6.压控函数发生器电路原理图压控函数发生器设计涉及很多工程实际问题，比如，在极性控制信号Vo6产生电路中，如果开关管VT1选择得不合适，当极性控制信号Vo6为高电平时，开关管的饱和导通压降Vt不为