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1、. . . . .模拟电子技术课程设计任 务 书设计（论文）名称： 函数信号发生器设计 系(部)、专业： 学生姓名： 指导教师： 下达时间： 一、课程设计应达到的目的：1、巩固和加深对电子电路基础知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力，尤其是对函数信号发生器的理解。2、培养查阅书籍，独立思考，深入钻研的能力。3、培养严肃、认真的工作作风和严谨的科学态度。二、课程设计任务和基本要求设计任务：设计方波-三角波-正弦波函数信号发生器基本要求：1、用集成运放组成正弦波、方波和三角波发生器。2、幅值和频率自定义。3、正弦波、方波和三角波的幅值和频率可调。函数信号发生器设计摘要：本课题采用由集成运算
2、放大器晶体管差分放大器共同组成的方波-三角波-正弦波函数发生器的设计方法。并采用先产生方波三角波，再将三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-三角波组成电路，再由差分放大器完成三角波到正弦波的转换。 总的原理框图：图1函数信号发生器原理图1 函数信号发生器的具体方案1.1 方波-三角波转换电路的工作原理 图2 方波-三角波转换电路若R6和U1断开，运算放大器U1与R1、R2、R3、R4组成电压比较器，C1为加速电容。运放U2与R5、R6、R7、C2组成反相积分器，其输入信号为方波U01，则积分器的输出电压为 U02=当U01=+Vcc时，U02=t=t当U01=-Vcc时，
3、U02=t=t由此可见积分器在输入方波时，输出是一个上升速度和下降速度相等的三角波，则波形关系如下图三所示： 图3 方波-三角波波形关系 当R6与U1闭合时，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路则自动产生方波三角波。三角波的幅度为f=Vcc方波-三角波的频率f为 f= 参数选择：在电容C1、C2出放置了选择开关，可以满足课程设计要求的两个频率范围1-10HZ、10-100HZ。 当需要1-10HZ时，开关选择C1=1uF,取R6=5.1k，R5为100电位器， 当需要10-100HZ是，开关选择C2=100UF，R5、R6取值不变，R7=10k。 方波-三角波电路的仿真:图4（a）方波图4（
4、b）三角波图5方波-三角波微调R4，使三角波的输出幅度满足设计要求，调节R5则输出频率在对应波段内连续可变。1.2 三角波正弦波转换电路工作原理图6三角波-正弦波转换电路图3为实现三角波、正弦波的转换电路，其中R8为调节三角波的幅度，R9为调节电路的对称性，其并联电阻R10用来减小差分放大器的线性区。电容C3、C4、C6为隔直电容，C5为滤波电容。以滤除谐波分量，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，差分放大器采用单入单出的方式，三角波-正弦波波形变换原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性.差分放大器传输特性曲线的非线性及三角波正弦波变换原理如下图：图7三角波-正弦
5、波变换原理分析表明，传输特性曲线的表达式为:Ic2=aIe2= Ic1=aIe1=上式中，a=IcIe1；Io为差分放大器的恒定电流；Ut为温度的电压当直，当室温为25时，Ut26mV如果Uid为三角波，其表达式为Uid= 或 Uid= 式中Um为三角波幅度 T为三角波周期为使输出波形更接近正弦波，由图6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。参数选择：阻直电容C3、C4、C6要取得较大，因为输出频率很低，取C3=C4=C6=470uF，滤波电容C5视输出的波形而定，C5一般为几十皮法至0.1微法，R10=100与R9=100相并
6、联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调节R9及电阻R14确定。三角波-正弦波电路的仿真：图8正弦波调整C5和R14的大小，即可得到图8的波形图9 三角波-正弦波1.3 总电路图整个设计电路如图9所示图10方波-三角波-正弦波函数信号发生器总电路的仿真：图11方波-三角波-正弦波2 实验结果分析比较器与积分器组成正反馈闭环电路，方波三角波同时输出。电位器R4与R5要事先调整到设定值，否则电路可能会不起振。只要接线正确，接通电源后并可输出方波、三角波。微调R4，使三角波的输出幅度满足设计要求。调节R5，则输出频率在对应波段内连续可变。 调整R9及电阻R14，
7、可以使传输特性曲线对称。调节R8,使三角波的输出幅度经R8输出等于Uidm值，这时输出波形应接近正弦波。调节C5的大小可改善波形。因为运放输出级由PNP型与NPN型两种晶体管组成复合互补对称电路，输出方波时，两管轮流截止与饱和互通，导通时受输出电阻的影响，使方波输出时小于电源电压值，故方波输出电压Up-p2Vcc.方波的上升时间tr主要受运算放大器速率的限制。实验中，若波形幅值太小，可适当增加一个放大电路以达到课程设计要求。3实验总结为了使本课程设计得以顺利完成，本人有认真的分析，深入探讨，并查阅了大量书籍，然后设计出自己所需要得电路，在查阅大量书籍并提取有用信息，提高了自己的分析能力；通过对
8、主要技术指标的分析，认真体会了设计时的各项技术政策；通过对设计时出现的各种问题的分析和解决，锻炼了独立分析，进行工程设计的能力。通过设计论文的书写，进一步锻炼了绘图技巧，文字表达能力和对工作的认真态度。参考文献1童诗白主编模拟电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社 20062刘冰茹主编现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社 20033 王玉凤主编电路设计与仿真.北京：清华大学出版社 20054 谢自美主编电子线路设计-实验-测试（第三版）.武汉：华中科技大学出版社 20005罗杰主编电子线路设计实验.北京：电子工业出版社 20086杨刚主编电子系统设计与实践.北京：电子工业出版社
9、 20047于卫主编模拟电子技术实验及综合实训教程.武汉：华中科技大学出版社 20088陈兆仁主编电子技术基础实验研究与设计.北京：电子工业出版社 20009 附录：元器件列表 双踪示波器1台运放741-DIV2片电位器47k1只电位器5.1k1只电位器100k1只电位器1001只电容470uF3只电容1uF1只电容0.1uF2只选择开关1只电阻20k3只电阻10k3只电阻6.8k2只电阻5.1k1只电阻2k2只电阻8k1只电阻1001只晶体管2N22194只宁可累死在路上，也不能闲死在家里！宁可去碰壁，也不能面壁。是狼就要练好牙，是羊就要练好腿。什么是奋斗？奋斗就是每天很难，可一年一年却越来越容易。不奋斗就是每天都很容易，可一年一年越来越难。能干的人，不在情绪上计较，只在做事上认真；无能的人！不在做事上认真，只在情绪上计较。拼一个春夏秋冬！赢一个无悔人生！早安！献给所有努力的人. 学习好帮手
