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1、北京邮电大学电子电路综合设计实验实 验 报告实验题目：函数信号发生器得设计院 系:电子工程学院班 级：201211212姓 名:李瑞平学 号:2014214班内序号:07一、 课题名称:函数信号发生器得设计二、 摘要: 采用运算放大器组成得积分电路产生比较理想得方波三角波,根据所需振荡频率与对方波前后沿陡度、方波与三角波幅度得要求，选择运放、稳压管、限流电阻与电容。三角波正弦波转换电路利用差分放大器传输特性曲线得非线性实现，选取合适得滑动变阻器来调节三角波得幅度与电路得对称性,同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波得波形。 关键词：方波三角波 正弦波 频率可调 幅度三、设计任务要求:1。
2、基本要求：设计制作一个方波-三角波正弦波信号发生器,供电电源为12V。）输出频率能在1KH10KHZ范围内连续可调; )方波输出电压op12V（误差20%),上升、下降沿小于10s; ）三角波输出信号电压Vo=8V（误差2%)； ）正弦波信号输出电压Vopp1V,无明显失真. 。 提高要求:）三种波形输出峰峰值Vopp均在11范围内连续可调;2)将输出方波改为占空比可调得矩形波,占空比可调范围370%四、设计思路1、 结构框图 实验设计函数发生器实现方波、三角波与正弦波得输出，其可采用电路图有多种。此次实验采用迟滞比较器生成方波,RC积分器生成三角波，差分放大器生成正弦波。除保证良好波形输出外
3、,还须实现频率、幅度、占空比得调节,即须在基本电路基础上进行改良。 由比较器与积分器组成得方波三角波发生器，比较器输出得方波信号经积分器生成三角波,再经由差分放大器生成正弦波信号。其中方波三角波生成电路为基本电路,添加电位器调节使其频率幅度改变;正弦波生成电路采用差分放大器,第一个电路就是由比较器与积分器组成方波三角波产生电路。单限比较器输出得方波经积分器得到三角波；第二个电路就是由差分放大器组成得三角波正弦波变换电路。考虑到差分放大器得工作点稳定,输入阻抗高，抗干扰能力较强等特点。特别就是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移,因此可将频率很低得三角波变换成正弦波,波形变换得原理就是利用差
4、分放大器得传输特性曲线得非线性。传输特性曲线越对称,线性区域越窄越好;三角波得幅度应正好使晶体接近饱与区域或者截至区域。2 系统得组成框图电源电路方波-三角波发生电路正弦波发生电路方波输出三角波输出正弦波输出五、分块电路与总体电路得设计1方波三角波产生电路)设计过程: 根据所需振荡频率得高低与前后沿陡度得要求,选择合适得运算放大器。方波要求上升、下降沿小于10,峰峰值为1。L71转换速率为0、7Vus,上升下降沿为17u，大于要求值。而LM18转换速率为70V/u，上升下降沿为0、17us,满足要求。故产生方波得比较器用LM31,产生三角波得反相发生器用LM741.根据输出方波幅度要求,选择合
5、适得稳压管1、D2与限流电阻R4得大小。输出方波幅度要求为12V,所以选用稳压值为6V得稳压管。R作用为限流,选择阻值k。根据输出三角波得幅度要求,确定2与R3得大小。方波经积分得到三角波,幅度为，要求中三角波峰峰值为8V,所以R2与R3得比值为：3,故选取R2为20k,R3为3k，平衡电阻,使生成得三角波峰峰值为1V(以确保后级正弦波输出Vopp最大值能达到1V)。实际输出得三角波幅值通过电位器即可实现0V18连续调节,调整到适当阻值即可实现输出得Vop=V。根据所要求得振荡频率确定与得大小方波与三角波得振荡频率相同,为,此处选择C1为150pF，R7为4、7k.8为平衡电阻，应与R7一致故
6、为4、k.)其原理如下图： 3） 仿真结果:2.三角波正弦波转换电路1)设计过程:根据静态工作点确定镜像电流源参数。静态工作点:r=I+IbIb4=Ic4+2Ic4Ic3，4=I3=（Ucc+UeeUbe）/( R+ R1)我们取R7=1,R16 =1。两管输入对称，故15 =R16 1K.确定隔直电容与滤波电容参数值。电容 C、C4为隔直电容，为达到良好得隔直流、通交流得目得，其容值应该取得相对较大,实验中取值33F.C5为滤波电容,滤除谐波分量,改善正弦波形，取值10n。根据输出正弦波得幅度要求,确定差分放大器得参数。 R23调节三角波得幅度,可调范围应该比较大，故取R23=1k。1与R8
7、为平衡电阻，取值为R R18=1k。差分放大器传输特性曲线特性越对称，线性区越窄越好；三角波得幅度应正好使晶体管接近截止区R1用来调整电路得对称性，不能取太大，选取总阻值为100得电位器.并联电阻R3用来减小差分放大器传输特性曲线得线性区，取10。为满足其正弦波得幅度大于V（拓展要求达到10V）,取R1= R11=k,使得电流流经它们得电压降不至于很大。)三角波-正弦波变换原理:)仿真结果：3、总体电路六、所实现得功能说明1、已实现功能基本功能：1）输出频率能在1H10Z范围内连续可调; 2)方波输出电压Vopp1(误差20%),上升、下降沿小于10s; 3）三角波输出信号电压V8V(误差20
8、); )正弦波信号输出电压Vop1V，无明显失真。 提高要求：5)三种波形输出峰峰值Vpp均在110V范围内连续可调;6)将输出方波改为占空比可调得矩形波,占空比可调范围30%70% * 在频率为10HZ时输出正弦波峰峰值最大约9、6V2、 主要测试数据1) 、方波与三角波峰峰值(见下页）Vp方波12、04V（上升下降沿小于10s) o三角波、962) 、正弦波峰峰值Vpp正弦波10、4（KHZ附近）3) 、频率范围频率范围约00HZ12KHZ4) 、占空比范围占空比范围约20%80%5) 、p范围方波:V2V 三角波：0VV 正弦波：010、4 3、必要测试方法1）、逐级搭建与调试 每一级搭
9、建完成后,先进行调试确定性能无误后再开始搭建下一级,并重复此过程.2) 、静态工作测量与调整对于差动放大器，该电路需进行静态调整。第一：通过调节R14调节电路得对称性。理想得差动放大器静态时应就是输入为零时输出也为零,即当Q1与2得两个基极电位差为零时,Q与得两个集电极得电位差也应为零。但就是由于电路得参数不可能完全对称，因此会出现两个基极电位差为零时两个集电极得电位差不为零得情况,所以需通过条令电位器14进行静态调零，使电路输入为零时输出也为零。具体调节方法可采取用万用表或示波器进行调零监测。第二:通过调节恒流源改变电路得静态工作电流。差动电路中Q1与Q2得静态工作电流由恒流源偏置电路决定,
10、可以改变恒流源偏置电路中得电阻来改变各个晶体管得静态工作电流。此些完成后便需对电路中各个晶体管进行调试，测得各个晶体管得静态工作点。七、故障及问题分析、 在方波三角波产生电路调试中，示波器显示得波形失真且出现直流偏置,经过多次排查尝试，发现稳压管2DW22管脚接错,更正后波形方波与三角波波形输出正常.2、在方波-三角波产生电路调试中,频率最大值总就是达不到0KHZ(8KZ左右),根据,将1电容由原设计中得330pF减小到50F,频率调整范围达到要求。3、 在正弦波产生电路调试中,差分放大器线性区短则正弦幅度不够大，线性区长则输出波形趋于三角波，综合考虑两者，将原设计中反馈电阻R13由原设计得1
11、00更改为10,使得输出波形更趋于正弦波。、 最后将滤波电容更改为0n,使得输出得正弦波波形更佳。八、总结及结论 通过本次实验，我对于模电中得很多知识点，尤其就是运算放大电路与差分放大电路有了更好得掌握，学习了如何设计电路,如何搭建电路,并且进一步熟悉了面包板以及示波器等实验器材得使用。总得来说,充分理解实验原理就是做好一个实验得最重要得一环,如果不理解电路得原理,就不知道如何去更改参数,去调试电路板,除了原理,还要了解各个器件得特性与用法,比如电源线与地线得连线得方式。另外,这次实验培养了我们动手能力。在搭建电路板得时候,需要细心耐心，布局以及连线都很有讲究,不仅要求电路得通畅,还要注意电路
12、板上各个元器件得布局，还有所使用得导线得颜色以及长度，通过这次实验锻炼我们得电路版得搭建能力。同时,本次实验考验着我们得耐心与细心程度，在出不了波形得时候,要戒骄戒躁,耐心细心得去寻找,去排查，去测试。经过几周得努力拼搏，自己得实操技能有了很大得提高，对于之后完成更加复杂得项目增强了信心。最后,感谢廖老师对实验得悉心讲解与指导。九、 Mltsim仿真原理图、波形图、仿真原理图2、 主要输出波形图3、其她参数测试1)、上升下降沿(小于10秒)2）、频率可调范围(kHz0kHz)仿真可得频率可调范围为（0、15kHz10kHz)3)、占空比调整范围(30%70%）仿真可得占空比可调范围为(20%8）4)、峰峰值调整范围（1V10V)仿真可得：方波峰峰值调整范围0V12、4；三角波峰峰值调整范围V、6V;正弦波峰峰值调整范围0V10、十、所用元器件及测试仪表清单1、元器件清单与电容电阻参数2、L318参数3、UA741参数4、测试仪器 模拟示波器，直流电源。十一、参考文献1刘宝玲主编、 电子电路基础、 高等教育出版社2陈凌霄主编电子测量与电子电路实验教程、 北京邮电大学出版社
