畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、題目：題目：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（2 2） 系系 （部）：信息科學(xué)與技術(shù)系（部）：信息科學(xué)與技術(shù)系 專專 業(yè)業(yè) 班：通信工程班：通信工程 0302 班班 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：20031181064 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2007 年年 5 月月 25 日日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 姓名專業(yè)班通信工程 0302系別信息科學(xué)與技術(shù)系 指導(dǎo)教師同組姓名 課題名稱函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（2） 國內(nèi)、外現(xiàn)狀及研究概況： 信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，按其信號(hào)波形可分為正弦信號(hào)發(fā)生器、函數(shù) （波形）信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器四大類。其中能夠

2、產(chǎn)生 多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波） 、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器。眾所周知，在實(shí)驗(yàn)以及一些科學(xué)研究中常用到的一些基本測(cè)試信號(hào)，如 在示波器、電視機(jī)等儀器中，用作時(shí)基電路的鋸齒波以及在實(shí)驗(yàn)中常被用做信號(hào) 源，觀察波形失真情況等的正弦波都可以由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生。除此之外，函 數(shù)信號(hào)發(fā)生器在其他領(lǐng)域如通信、廣播、工業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)也有很重要的作用。 研究目標(biāo)、內(nèi)容、難點(diǎn)及關(guān)鍵： 研究目標(biāo)與內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使其能夠自動(dòng)產(chǎn)生方波、三角波以 及正弦波。且其頻率范圍要求如下： 1hz-10hz，10hz-100hz，100hz-1khz,1khz-10khz。 研究難點(diǎn)：差

3、分放大器的傳輸特性曲線一定要調(diào)整對(duì)稱才能輸出較完美的正弦波。 研究關(guān)鍵：頻率范圍可調(diào)且滿足函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的一些性能指標(biāo)。 研究方法與實(shí)施計(jì)劃： 研究方法：用集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器來實(shí)現(xiàn)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 實(shí)施計(jì)劃：1畫出函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理圖與印制板電路圖。 2完成電路板的焊接。 3安裝調(diào)試、完成設(shè)計(jì)工作。 4撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 完成該課題所存在的困難及要求： 存在的困難：元器件較多，排版步線方面較難。 課題的要求：必須自制整個(gè)電路的電源供電電路。 指導(dǎo)教師 （簽字） 同組設(shè)計(jì) 者（簽字） 日期二 年 月 日 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（2） the design o

4、f function signal generating device (2) 摘摘 要要 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是指能自動(dòng)產(chǎn)生方波、正弦波、三角波等電壓波形的儀器, 它在 實(shí)驗(yàn)及科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用。本課題的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使其 能自動(dòng)產(chǎn)生方波、三角波以及正弦波。本論文主要針對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行論述，它 基本可分為四部分，第一部分主要是對(duì)設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的一些模電數(shù)電方面的知識(shí)如電 壓比較器，積分器，差分放大器等進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹；第二部分的主要內(nèi)容是提出了以下 兩種設(shè)計(jì)方案：第一種方案是基于單片集成芯片 max038 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)， 第二種方案是基于晶體管、運(yùn)放 ic 等函數(shù)信號(hào)發(fā)

5、生器的設(shè)計(jì)，并且對(duì)這兩種方案的 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較，最后確定采用第二種方案來完成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 第三部分就具體介紹了我的設(shè)計(jì)方案基于晶體管、運(yùn)放 ic 等函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè) 計(jì)，它是本文的核心，該部分講述了性能指標(biāo)、原理框圖、以及如何通過參數(shù)計(jì)算來 確定設(shè)計(jì)電路等幾個(gè)方面的內(nèi)容；文章第四部分就主要介紹了調(diào)試安裝的方法，并對(duì) 設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。 關(guān)鍵字：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器; 差分放大器; 積分器 abstract the function signal generating device is refers can automatically have voltage wa

6、veform the and so on the square-wave, sine wave, triangle wave instrument, it obtained the widespread application in the experiment and the scientific research. this topic duty designs a function signal generating device, enables its automatically to have the square- wave, the triangle wave as well

7、as the sine wave. the present paper mainly aims at the function signal generating device to carry on the elaboration, it is basic may divide into four parts, the first part mainly is to some mold electricity number electricity aspects knowledge like voltage comparators which designs applies, the int

8、egrator, the differential amplifier and so on carries on the simple introduction; the second part of main content was proposed following two kind of design proposal: the first kind of plan is based on the monolithic integrated chip max038 function signal generating device design, the second kind of

9、plan is based on the transistor, transports puts function signal generating device the and so on the ic design, and carries on the analysis comparison to these two kind of plans merit and the shortcoming, finally determined uses the second kind of plan to complete the function signal generating devi

10、ce the design. the third part specifically introduced my design proposal - based on the transistor, transports puts function signal generating device the and so on the ic design, it is this article core, did this part narrate the performance index, the functional block diagram, how as well as calcul

11、ates through the parameter determines the design electric circuit and so on several aspects the content; the article fourth part mainly introduced the debugging installment method, and to designed the breakdown which appeared to carry on the brief analysis. key words: function signal generating devi

12、ce differential amplifier integrator 目目 錄錄 摘要.i abstract.ii 緒論.1 1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器相關(guān)知識(shí)與基本原理.2 1.1 電壓比較器.2 1.1.1 簡(jiǎn)單電壓比較器.2 1.1.2 滯回比較器.3 1.1.3 窗口比較器.3 1.2 方波發(fā)生器.4 1.3 積分器.5 1.4 差分放大器.6 1.4.1 傳輸特性.6 1.4.2 共模特性.7 2 函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案.9 2.1 基于單片集成芯片 max038 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì).9 2.2 基于晶體管、運(yùn)放 ic 等函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì).10 2.2.1 方波三角波產(chǎn)生電路.10 2

13、.2.2 三角波正弦波變換電路.11 3 基于晶體管與運(yùn)放 ic 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì).14 3.1 性能指標(biāo).14 3.2 參數(shù)計(jì)算.14 3.3 原理框圖.15 3.4 設(shè)計(jì)電路與工作原理.15 3.4.1 設(shè)計(jì)所用元器件.15 3.4.2 電路及工作原理.16 3.5 相關(guān)芯片介紹.17 3.5.1 ua747 雙電源通用型雙運(yùn)放.17 3.5.2 lm78xx 與 lm79xx.18 4 安裝與調(diào)試.20 4.1 設(shè)計(jì)與調(diào)試中使用的主要儀器和設(shè)備.20 4.2 設(shè)計(jì)的裝調(diào).20 4.2.1 方波三角波發(fā)生器的裝調(diào).20 4.2.2 三角波正弦波變換電路的裝調(diào).20 4.2.3 自制電源的

14、裝調(diào).21 4.3 故障分析.22 4.3.1 方波三角波發(fā)生器故障.22 4.3.2 三角波正弦波發(fā)生器故障.22 4.3.3 電源部分故障.22 結(jié)論.23 致謝.25 參考文獻(xiàn).26 緒 論 信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。 信號(hào)發(fā)生器按其信號(hào)波形可分為四大類：正弦信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)（波形）信號(hào)發(fā)生器、 脈沖信號(hào)發(fā)生器、隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。其中能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩 形波（含方波） 、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。 在實(shí)驗(yàn)以及一些科學(xué)研究中，鋸齒波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本測(cè) 試信號(hào)。如在示波器、電視機(jī)等儀器中，為了使電子按

15、照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以利用熒光 屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。同樣三角波，方波，正弦波也有著 不可忽視的作用，如在示波器中常用方波做標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)來檢查它的好壞，在實(shí)驗(yàn)中常用 正弦波作為信號(hào)源，測(cè)量放大器的放大倍數(shù)，觀察波形的失真情況等等。而函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器能自動(dòng)產(chǎn)生以上波形，可見函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分 廣泛的用途。 除此之外，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在其他領(lǐng)域也有重要作用。例如在通信、廣播、電視 系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻） 、視頻 信號(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué) 等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔

16、煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率 或大或小、頻率或高或低的振蕩器等等。因此對(duì)函數(shù)發(fā)生器的研究有著十分重要的意 義，它是我們?cè)趯W(xué)習(xí)，科學(xué)研究等方面不可缺少的工具。 本課題的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使其能夠自動(dòng)產(chǎn)生方波、三角波以及 正弦波。其頻率范圍要求是 1hz-10hz，10hz-100hz，100hz-1khz,1khz-10khz。在 它的多種設(shè)計(jì)方案中，本文選用集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器來實(shí)現(xiàn)方函數(shù)信 號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)方案的基本思想是比較器與積分電路和反饋網(wǎng)絡(luò)（含有電容 元器件）組成振蕩器，其中比較器產(chǎn)生的方波通過積分電路變換成了三角波，電容的 充、放電時(shí)

17、間決定了三角波的頻率。最后利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性特點(diǎn) 將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波。此方案的優(yōu)點(diǎn)是它是一種最基本的設(shè)計(jì)方案，它能綜合運(yùn)用 我們所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作原理直觀明了，且通過安裝調(diào) 試后，能基本實(shí)現(xiàn)課題的要求。 1 1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器相關(guān)知識(shí)與基本原理函數(shù)信號(hào)發(fā)生器相關(guān)知識(shí)與基本原理 在函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)中，會(huì)應(yīng)用到許多模電數(shù)電方面的知識(shí)。如會(huì)應(yīng)用到電壓 比較器，積分器，差分放大器等等。其中電壓比較器在函數(shù)發(fā)生器中的功能主要是組 成波形發(fā)生器，可組成方波發(fā)生器產(chǎn)生方波，也可以和積分器共同組成三角波發(fā)生器； 在函數(shù)信號(hào)發(fā)生器中積分器的主要作用是用來構(gòu)成三角波產(chǎn)

18、生電路；而具有恒流源的 差分放大器在函數(shù)信號(hào)發(fā)生器中的作用是用來三角波正弦波的變換。 1.1 電壓比較器 電壓比較器的基本功能是比較兩個(gè)電壓的大小，通過輸出電壓的高低電平來表示 兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系，而電壓比較器在函數(shù)發(fā)生器中的功能主要是組成波形發(fā)生 器。它的基本原理是將信號(hào)電壓 ui 與參考電壓 ur進(jìn)行比較，當(dāng) ui ur時(shí)，電壓比 較器正向飽和；當(dāng) ui ur時(shí)，電壓比較器負(fù)向飽和；當(dāng) ui=ur時(shí)，狀態(tài)不定。即在 信號(hào)電壓和參考電壓的幅值相等處，輸出狀態(tài)才發(fā)生跳變。通常電壓比較器可分為簡(jiǎn) 單電壓比較器、窗口比較器和滯回比較器等等。 1.1.1 簡(jiǎn)單電壓比較器 簡(jiǎn)單電壓比較器通常只含有

19、一個(gè)運(yùn)放，且在多數(shù)情況下，運(yùn)放開環(huán)工作。它只有 一個(gè)門限電壓，所以也稱單限比較器。ur加在運(yùn)放的同相輸入端，ui 為外加參考電 壓。一般簡(jiǎn)單電壓比較器及其電壓傳輸特性如圖 1-1 所示： 圖 1-1 一般簡(jiǎn)單電壓比較器及其電壓傳輸特性 當(dāng) uiur時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，穩(wěn)壓管 dz 正向?qū)?，輸出電壓等于穩(wěn)壓管的正 向?qū)妷?ud，即 uo= -ud 1.1.2 滯回比較器 在單限比較器中，輸入電壓在閾值電壓附近的任何微小變化，都將引起輸出電壓 的躍變，不管這種微小變化是來源輸入信號(hào)還是外部干擾。因此，雖然單限比較器很 靈敏，但是抗干擾能力差。滯回比較器具有滯回特性，即具有慣性，因而也就具有一

20、 定的抗干擾能力。滯回比較器電路中引入了正反饋。滯回比較器及其電壓傳輸特性如 圖 1-2 所示： a）電路 b)電壓傳輸特性 圖 1-2 滯回比較器及其電壓傳輸特性 電路從輸出端引一個(gè)電阻分壓支路到同相輸入端，若 uo 改變狀態(tài)，同相端的電 位也隨著改變。當(dāng) uo為正，u+=r2/（rf +r2） uo+，則當(dāng) ui u+后，uo即由正變負(fù)， 此時(shí)同相輸入端電位 u+變?yōu)?u+，-u+=r2/（rf +r2） uo-。故只有當(dāng) ui下降到- u+以 下，才能使 uo再度回升到 uo+，于是出現(xiàn)圖 1-2（b）所示的滯回特性。- u+與 u+的 差別稱為回差，改變 r2的數(shù)值可以改變回差的大小。

21、 1.1.3 窗口比較器 單限比較器和滯回比較器在輸入電壓?jiǎn)我环较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只躍變一次，因 而不能檢測(cè)出輸入電壓是否在兩個(gè)給定電壓之間，而窗口比較器具有這一功能。圖 1- 3（a）所示為一種雙限比較器，外加參考電壓 urhurl，電阻 r1、r2和穩(wěn)壓管 vdz 構(gòu)成限幅電路。 當(dāng)輸入電壓 ui大于 urh時(shí)，必然大于 url，所以集成運(yùn)放 a1的輸出 u01=+uom，a2的輸出 u02= -uom。使得二極管 vd1導(dǎo)通，vd2截止，電流通路圖 1-3 中實(shí)線所標(biāo)注，穩(wěn)壓管 vdz 工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，輸出電壓 u0=+uz。 當(dāng) ui小于 url時(shí)，必然小于 urh，所以 a1的輸出

22、u01= -uom，a2的輸出 u02=+ uom。因此 vd2導(dǎo)通，vd1截止， vdz 工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，u0仍為+uz。 當(dāng) urluiurh時(shí)，u01= u02= - uom，所以 vd1和 vd2均截止，穩(wěn)壓管截止， u0=0。 urh和 url分別為比較器的兩個(gè)閾值電壓，設(shè) urh和 url均大于零，則圖 1- 3（a）所示電路的電壓傳輸特性如圖 1-3（b）所示。 a)電路圖 b)傳輸特性 圖 1-3 窗口比較器及其電壓傳輸特性 1.2 方波發(fā)生器 電壓比較器的一個(gè)典型應(yīng)用就是方波發(fā)生器，方波發(fā)生器的電路如圖 1-4（a）所 示。其中 r1與 rf組成正反饋支路，運(yùn)放同相端電壓 v

23、+=（r1/r1+rf）v0,電阻 r、電容 c 組成運(yùn)放的負(fù)反饋支路。當(dāng)電容 c 的端電壓 vc（等于運(yùn)放的反相端電壓 v-）大于 v+時(shí)，輸出電壓 v0= -vz（雙向穩(wěn)壓管 dz的限幅電壓） ，則電容 c 經(jīng)電阻 r 放電，vc 下降。當(dāng) vc下降到比 v+小時(shí)，比較器的輸出電壓 v0=+ vz，電容 c 又經(jīng)過電阻 r 充 電，電容的端電壓 vc又開始上升，如此重復(fù)，則輸出電壓 v0為周期性方波，如圖 1- 4（b）所示。方波的頻率可用以下公式表示，f0=1/t=1/2rcln (1+2r1/rf)，調(diào)節(jié)電位 器 rp 可改變頻率。 a)電路圖 b)輸出波形 圖 1-4 方波發(fā)生器及其

24、輸出波形 1.3 積分器 在函數(shù)信號(hào)發(fā)生器中積分器的主要作用是用來構(gòu)成三角波產(chǎn)生電路，積分器的基 本電路如圖 1-5（a）所示。若 ui選用階躍信號(hào)，在 t0 時(shí)，輸出電壓 uo的表達(dá)式為 ui=0(t0)或 ui=e（t0） ，u0=-et/rc 式中，rc 為積分時(shí)間常數(shù)；輸出電壓 uo的最大 值受集成運(yùn)算放大器的最大輸出電壓和輸出電流限制，因此積分時(shí)間是有限的。 為限制電路的低頻電壓增益，可將反饋電容 c 與一電阻 rf并聯(lián)。當(dāng)輸入頻率大 于 f0= -1/(2rfc)時(shí)，電路為積分器；若輸入頻率遠(yuǎn)低于 f0。則電路近似一個(gè)反相器， 低頻電壓增益為 avf= -rf/r1 實(shí)際的積分器電

25、路如圖 1-5（b）所示。若輸入為一對(duì)稱方波，則積分器的輸出為 一對(duì)稱三角波，其波形關(guān)系如圖 1-5（c）所示。 a)電路圖 b)實(shí)際電路 c)輸出波形 圖 1-5 積分器及其輸出波形 1.4 差分放大器 具有恒流源的差分放大器，應(yīng)用十分廣泛。特別是在模擬集成電路中，常作為輸 入級(jí)或中間放大級(jí)，而在函數(shù)信號(hào)發(fā)生器中的作用是用來產(chǎn)生正弦波，主要是應(yīng)用其 工作在非線性區(qū)。差分放大器電路如圖 1-6 所示。其中，t1、t2稱為差分對(duì)管，常采 用雙三極管如 5g921 或 bg319 等，它與電阻 rb1、rb2、rc1、rc2及電位器 rp 共同 組成差分放大器的基本電路。t3、t4與電阻 re3、

26、re4、r 共同組成恒流源電路，為差 分對(duì)管的射極提供恒定電流 i0。均壓電阻 r1、r2給差分放大器提供對(duì)稱差模輸入信 號(hào)。晶體管 t1與 t2、t3與 t4的特性應(yīng)相同，電路參數(shù)應(yīng)完全對(duì)稱，改變 rp 可調(diào)整 電路的對(duì)稱性。由于電路的這種對(duì)稱性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及恒流源的作用，無論是溫度的變化， 還是電源的波動(dòng)（稱之為共模信號(hào)） ，對(duì) t1、t2兩管的影響都是一樣的。因此，差分 放大器能有效地抑制零點(diǎn)漂移。差分放大器器的主要性能參數(shù)有傳輸特性，差模特性 及共模特性。 圖 1-6 差分放大器電路 1.4.1 傳輸特性 傳輸特性是指差分放大器在差模信號(hào)輸入下，集電極電流 ic隨輸入電壓 vid的變 化規(guī)

27、律，傳輸特性曲線如圖 1-7 所示。由傳輸特性可以看出： 當(dāng)差模輸入電壓 vid=0 時(shí)，兩管的集電極電流相等，ic1q=ic2q= i0/2，稱 q 點(diǎn)為靜 態(tài)工作點(diǎn)；當(dāng) vid增加（25mv 以內(nèi)）時(shí)，ic1隨 vid線性增加，ic2隨 vid線性減少， ic1+ic2=i0的關(guān)系不變，稱 vid的這一變化范圍為線性放大區(qū)；在 vid增加到使 t1趨于 飽和區(qū)，t2趨于截止區(qū)（vid超過50mv）時(shí)，ic1的增加和 ic2的減小都逐漸緩慢， 這時(shí) ic1、ic2隨 vid作非線性變化，稱 vid的這一變化范圍為非線性區(qū)，增大射極電阻 可加強(qiáng)電流負(fù)反饋，擴(kuò)展線性區(qū)，縮小非線性區(qū)；在 vid再

28、繼續(xù)增加（超過100mv） ， t1飽和、t2截止時(shí)，ic1、ic2不再隨 vid變化，稱 vid的這一變化范圍為限幅區(qū)。 也可以通過測(cè)量 t1和 t2的集電極電壓 vc1、vc2隨差模電壓 vid的變化規(guī)律來測(cè)量 差模傳輸特性。因?yàn)?vc1=vcc- ic1rc1，如果+vcc、rc1確定，則 vc1與-ic1的變化規(guī)律 相同，vc(-)為晶體管截止時(shí)的電壓，vc(+)為晶體管飽和時(shí)的電壓。靜態(tài)工作點(diǎn) q 對(duì)應(yīng) 的電壓為 vcq，當(dāng) vid增加時(shí)，vc1隨 vid線性減少，vc2隨 vid線性增加。此傳輸特性可 以同來設(shè)置差分放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，觀測(cè)電路的對(duì)稱性。 圖 1-7 差模傳輸特性曲

29、線 1.4.2 共模特性 當(dāng)差分放大器的兩個(gè)輸入端輸入一對(duì)共模信號(hào)（大小相等、極性相同）vic時(shí)，由 于恒流源的作用，集電極電壓 vc1、vc2不會(huì)因 vic變化而同時(shí)增加或減小。如果電路參 數(shù)完全對(duì)稱，則共模電壓增益 avc0。所以，具有恒流源的差分放大器對(duì)共模信號(hào)， 如晶體管的零點(diǎn)漂移、電源波動(dòng)、溫度變化等的影響具有很強(qiáng)的抑制能力。常用共模 抑制比 kcmr來表征差分放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，kcmr愈大，說明差分放大器 對(duì)共模信號(hào)的抑制力愈強(qiáng)，放大器的性能愈好。 共模抑制比 kcmr的測(cè)量方法如下：當(dāng)差模電壓增益 avd的測(cè)量完成后，輸入 vic=500mv, fi=500hz 的共模

30、信號(hào)。如果電路的對(duì)稱性很好，則 vc1=vc20，示波器 觀測(cè) vc1、vc2時(shí)，其波形近似于一條水平直線。如果電路的對(duì)稱性不是很好，vc1、vc2 的波形可能為一對(duì)大小相等、極性相反的正弦波（其原因是由于電路的參數(shù)不完全對(duì) 稱所引起的） 。雖然電路參數(shù)不完全對(duì)稱，但由于 avc1，放大器的共模抑制比也能 達(dá)到幾十分貝，對(duì)共模信號(hào)仍具有較強(qiáng)的抑制能力。因此，在要求不是很高的情況下， 可以用一固定電阻代替恒流源，t1、t2也可以采用特性相近的兩只晶體管，而不一定 要用對(duì)管，還可以通過調(diào)整外參數(shù)使電路盡可能對(duì)稱。 2 2 函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波，方波

31、，三角波等信號(hào)電壓波形的電路或儀 器。它的設(shè)計(jì)方案一般有以下幾種：基于單片集成芯片 max038 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的 設(shè)計(jì)，基于專用直接數(shù)字合成 dds 芯片函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)以及基于晶體管、運(yùn) 放 ic 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。本章將對(duì)基于單片集成芯片 max038 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì)和基于晶體管、運(yùn)放 ic 等函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)這兩種方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。 2.1 基于單片集成芯片 max038 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) max038 是性能優(yōu)良的集成函數(shù)發(fā)生器?？捎脝坞娫垂╇?，也可雙電源供電，他 們的值為515 v，我們?nèi)?5 v，頻率的可調(diào)范圍為 1600 khz，輸出矩形波的 占空比可調(diào)

32、范圍為 298。 此方案的工作原理是當(dāng)給函數(shù)發(fā)生器 max038 接通電源時(shí)，電容 c 的電壓為 0 v，電壓比較器和的輸出電壓均為低電平；因而 rs 觸發(fā)器的輸出 q 為低電平， 為高電平；使電子開關(guān) s 斷開，電流源 is1對(duì)電容充電，充電電流時(shí)間的增長而線 q 性上升。uc的上升使 rs 觸發(fā)器的 r 端從低電平躍變?yōu)楦唠娖?，但其輸出不變，一?到 uc上升到 13 vcc時(shí)，電壓比較器的輸出電壓躍變?yōu)楦唠娖?，q 才變?yōu)楦唠娖?（同時(shí)變?yōu)榈碗娖剑?，導(dǎo)致電子開關(guān) s 閉合，電容 c 開始放電，放電電流為 q is2is1i，因放電電流是恒流，所以，電容上電壓 uc隨時(shí)間的增長而線性下降。

33、起 初，uc的下降雖然使 rs 觸發(fā)器的 s 端從高電平躍變?yōu)榈碗娖?，但其輸出不變。一?到 uc下降到 13 vee，使電壓比較器的輸出電壓躍變?yōu)榈碗娖?，q 才變?yōu)榈碗娖?（同時(shí)為高電平） ，使得電子開關(guān) s 斷開，電容 c 又開始充電。重復(fù)上述過程，周 q 而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。由于充電電流與放電電流數(shù)值相等，因而電容上電壓 為對(duì)稱三角波形, 和 q）為方波，經(jīng)緩沖放大器輸出。三角波電壓通過三角波變正 q 弦波電路輸出正弦波電壓。通過以上分析可知，改變電容充電放電電流即改變 ra，rb的數(shù)值，或改變電容 c 的數(shù)值，就改變了充放電時(shí)間，因此可改變其頻率。 圖 2-1 所示為 max0

34、38 最常見的接法，矩形波輸出端為集電極開路形式，需外 接電阻 rl10 khz 至vcc。圖中 ra和 rb可分別獨(dú)立調(diào)整，通過改變 ra和 rb的 數(shù)值可改變矩形波的占空比，當(dāng) rarb時(shí)矩形波的占空比為 50，因而為方波。當(dāng) rarb時(shí)，矩形波不再是方波，引腳 2 輸出也就不再是正弦波。 圖 2-1 icl8083 的基本接法 2.2 基于晶體管、運(yùn)放 ic 等函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 此方案包括兩部分電路，一部分為方波三角波產(chǎn)生電路，另一部分為三角波 正弦波變換電路。下面將分別介紹它們的電路及工作原理： 2.2.1 方波三角波產(chǎn)生電路 方波三角波產(chǎn)生電路如圖 2-2 所示： 圖 2-2 方

35、波三角波產(chǎn)生電路圖 圖 2-2 所示的電路能自動(dòng)產(chǎn)生方波三角波。電路工作原理如下：若 a 點(diǎn)斷開， 運(yùn)算放大器 a1與 r1、r2及 r3、rp1組成電壓比較器，r1稱為平衡電阻，c1稱為加 速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)；運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即 v-=0，同相端接輸入 電壓 via；比較器的輸出 v01的高電平等于正電源電壓+vcc，低電平等于負(fù)電源電壓 當(dāng)比較器的 v+=v-=0 時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出 v01從高電平+vcc跳 eeccee vvv （） 到低電平- vee，或從低電-vee跳到高電平+vcc。設(shè) v01=+vcc，則可以得到 v+的式子， 即它的值。對(duì)這個(gè)式子進(jìn)行整理，得

36、比較器翻轉(zhuǎn)的下門限電位 via-=-r2/（r3+rp1） vcc 若 v01=-vee，則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位：via+=r2/（r3+rp1）vcc，所以比較 器的門限寬度 vh為 vh= via+-via-=2r2/（r3+rp1）vcc，所以由前面的式子可得比較 器的電壓傳輸特性，如圖 2-3（a）所示。 當(dāng) a 點(diǎn)斷開時(shí)，運(yùn)放 a2與 r4、rp2、c2及 r5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方 波 v01，則積分器的輸出為：當(dāng) v01=+vcc時(shí)，v02=-vcc/（r4+rp2）c2t；當(dāng) v01=-vee 時(shí)，v02=vcc/（r4+rp2）c2t。可見，當(dāng)積分器的輸入為方波時(shí)，

37、輸出是一個(gè)上升速 率與下降速率相等的三角波，其波形關(guān)系如圖 2-3（b）所示： a）電壓傳輸特性 b）輸出波形關(guān)系 圖 2-3 比較器電壓傳輸特性及輸出波形關(guān)系 當(dāng) a 點(diǎn)閉合時(shí)，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波 三角波。 2.2.2 三角波正弦波變換電路 三角波正弦波變換電路如圖 2-4 所示： 圖 2-4 三角波正弦波變換電路 圖 2-5 三角波正弦波波形變換 選用差分放大器作為三角波正弦波的變換電路。波形變換的原理是：利用差分 對(duì)管的飽和與截止特性進(jìn)行變換。分析表明，差分放大器的傳輸特性曲線 ic1(或 ic2)的 表達(dá)式為：ic1=aie1=ai0/(1+e-vi

38、d/vt)，式中，a=ic/ie1；i0為差分放大器的恒定電流； vt為溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為 25 度時(shí)，vt26mv。 如果 vid為三角波，把它的表達(dá)式代入 ic1=aie1=ai0/(1+e-vid/vt)中，再用計(jì)算機(jī)對(duì)其 進(jìn)行計(jì)算，打印輸出的 ic1(t)或 ic2(t)曲線近似于正弦波，則差分放大器的輸出電壓 vc1(t)、vc2(t)亦近似于正弦波，波形變換過程如圖 2-5 所示。為使輸出波形更接近正弦 波，要求傳輸特性曲線盡可能對(duì)稱，線性區(qū)盡可能窄；三角波的幅值 v 應(yīng)接近晶體 管的截止電壓值。 通過以上論述可知： 基于單片集成芯片 max038 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：

39、max038 頻率高、精 度好，能產(chǎn)生多種波形，達(dá)到較高的頻率，且易于調(diào)試，可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo)， 因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ic，并且在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成 器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計(jì)上，max038 都是優(yōu)選的器件。 由晶體管、運(yùn)放 ic 等組成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)：用其進(jìn)行設(shè)計(jì)可以對(duì)我們以 前所學(xué)的模電及數(shù)電知識(shí)進(jìn)行很好的鞏固，同時(shí)選用差分放大器作為三角波正弦波 的變換電路，可以幫助我們學(xué)習(xí)多級(jí)電路的調(diào)試技術(shù)。除此之外，還可以鍛煉我們參 數(shù)選擇及電路排版的能力。 所以，雖然基于晶體管、運(yùn)放 ic 等函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與利用單片集成芯片 max038 的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

40、的設(shè)計(jì)相比有一定的缺點(diǎn)，但是在此次設(shè)計(jì)中它仍然能夠 完成所有設(shè)計(jì)要求，并且它比方案一更經(jīng)濟(jì)，同時(shí)利用單片集成芯片 max038 的函 數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)也是有缺陷的，因?yàn)槠湓聿蝗菀字v清楚，所以采用晶體管、運(yùn) 放 ic 等進(jìn)行函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)。 3 基于晶體管與運(yùn)放 ic 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 3.1 性能指標(biāo) 輸出波形 正弦波、方波、三角波。 頻率范圍 1hz-10hz，10hz-100hz，100hz-1khz,1khz-10khz，4 個(gè)波段。 波形特性 表征正弦波特性的參數(shù)是非線性失真 r，要求 r5%；表征三角波 特性的參數(shù)是非線性系數(shù) r，要求 r2%；表征方波特性的參數(shù)是上 升時(shí)

41、間 tr，要求 tr30us。 3.2 參數(shù)計(jì)算 在電子電路設(shè)計(jì)中為保證單元電路達(dá)到功能指標(biāo)要求，常需計(jì)算某些參數(shù)。在上 面指出了函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的一些性能指標(biāo)，所以為了滿足這些要求就要對(duì)元件的參數(shù) 進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)的參數(shù)計(jì)算如下： 比較器 a1與積分器 a2的元件參數(shù)計(jì)算如下： 22 31 41 123 o m cc vr rrpv 取 r2=10k，取 r3=20k，rp1=47k。平衡電阻 r1= r2（r3+rp1）10k 由輸出頻率的表達(dá)式得 31 42 22 4 rrp rrp r c f 當(dāng) 1hzf10hz 時(shí)，取 c2=10uf, r4=5.1k，rp2=100k。當(dāng) 10hz

42、f100hz 時(shí)， 取 c2=1uf 以實(shí)現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，r4及 rp2的取值不變。取平衡電阻 r5=10k。同 理，當(dāng) 100hzf1khz 時(shí)，取 c2=0.1uf（即 104） ；當(dāng) 1khzf10khz 時(shí)，取 c2=0.01uf（即 103） 。 三角波正弦波電路的參數(shù)選擇原則是：隔直電容 c3、c4、c5要取得較大，因 為輸出頻率很低，取 c3=c4=c5=470uf，濾波電容 c6的取值視輸出的波形而定，若含 高次諧波成分較多，則 c6一般為幾十皮法至 0.1uf。re2=100 與 rp4=100 相并聯(lián)，以 減小差分放大器的線性區(qū)。差分放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)可通過觀測(cè)傳輸特性曲

43、線、調(diào)整 rp4及電阻 r*來確定。 通過以上計(jì)算可以得到以下結(jié)論：電位器 rp2在調(diào)整方波三角波的輸出頻率時(shí)， 一般不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率范圍較寬，可用 c2改變頻率的范圍， rp2實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。 方波的輸出幅度約等于電源電壓+vcc。三角波的輸出幅度不超過電源電壓 +vcc。電位器 rp1可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)影響方波三角波的頻率。 在三角波正弦波的變換電路中，rp1調(diào)節(jié)三角波的幅度，rp2調(diào)整電路的對(duì)稱 性，并聯(lián)電阻 re2用來減小差分放大器的線性區(qū)。c1、c2、c3為隔直電容，c4為濾波 電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。 3.3 原理框圖 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理框圖如圖

44、3-1 所示： 圖 3-1 原理框圖 本設(shè)計(jì)的基本思想是比較器與積分電路和反饋網(wǎng)絡(luò)（含有電容元器件）組成振蕩 器，其中比較器產(chǎn)生的方波通過積分電路變換成了三角波，電容的充、放電時(shí)間決定 了三角波的頻率。最后利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性特點(diǎn)將三角波轉(zhuǎn)換成正 弦波。 3.4 設(shè)計(jì)電路與工作原理 3.4.1 設(shè)計(jì)所用元器件 對(duì)稱性較好的雙三極管 3dg130 四只，用于差分放大電路中。 單層七段分線器，用于頻率的轉(zhuǎn)換。 變壓器：輸入電壓 220vac，輸出電壓 12vdc，額定工作電流 600ma。 整流橋：最大工作電流 5a 由四只 in4007 構(gòu)成，用于電源變換模塊。 7812、7912

45、 三端穩(wěn)壓管：用在電源變換模塊中。 芯片 ua747 一片，以及若干電阻電容等。 3.4.2 電路及工作原理 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)電路圖如圖 3-2 所示，電源電路如圖 3-3 所示。 圖 3-2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)電路 圖 3-3 電源電路 其工作原理如下：當(dāng)電阻 r2與芯片 ua747 的 10 腳斷開時(shí)，其中的一個(gè)運(yùn)算放大 器與 r1、r2、及 r3，rp1組成電壓比較器運(yùn)算放大器的反相端即 1 腳接基準(zhǔn)電壓， 同相端即 2 腳接輸入電壓，比較器的輸出端即芯片 ua747 的 12 腳輸出 v01的高電平 近似等于電源電壓。同時(shí)，斷開后，另外一個(gè)運(yùn)放與 r4，rp2，c2及 r5組成反相積

46、 分器，輸入的方波信號(hào)經(jīng)反相積分器后，在其輸出端即 ua747 的 10 腳輸出一個(gè)上升 速率與下降速率相等的三角波，而在這次設(shè)計(jì)中，電阻 r2是與芯片 ua747 的 10 腳相 連的，即比較器與積分器的首尾相連，形成閉環(huán)電路，這樣就可以自動(dòng)產(chǎn)生方波三 角波，并且可在 10 腳與 12 腳分別觀測(cè)方波與三角波。從 10 腳輸出三角波后，經(jīng)過 一個(gè)差分放大器，主要利用差分對(duì)管的飽和與截止特性進(jìn)行變換，即可輸出正弦波， 此差分放大器由四個(gè)對(duì)稱性較好的 3dg130 作差分對(duì)管，與 rb1，rb2，rc1，rc2，rp3，rp4及一些電容等共同構(gòu)成，rp3調(diào)節(jié)三角波的幅度， rp4調(diào)整電路的對(duì)稱性

47、，一些并聯(lián)電阻用來減小差分放大器的線性區(qū)，電容用來改善 輸出波形。除此之外，圖 是電源電路，為整個(gè)電路提供12v 的電壓，其工作原理 是變壓器經(jīng)一個(gè)橋式電路（由四個(gè) in4007 構(gòu)成）后，分為兩路：一路去接正穩(wěn)壓管 lm7812 輸出+12v 電壓，另一路去接負(fù)穩(wěn)壓管 lm7912 輸出-12v 電壓，兩部分電路是 對(duì)稱的。 3.5 相關(guān)芯片介紹 3.5.1 ua747 雙電源通用型雙運(yùn)放 ua747 是一種高增益的雙運(yùn)算放大器，兩個(gè)運(yùn)放具有共同的偏置和負(fù)電源引線， 正電源分別引線，工作時(shí)各自具有獨(dú)立的功能。其特點(diǎn)為：無需外部頻率補(bǔ)償，具有 短路保護(hù)，有很寬的差模和共模輸入電壓范圍，功耗低，

48、使用中不會(huì)出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象， 可用作積分器、求和放大器及普通反饋放大器。同類或直接代替的型號(hào)有 cf747mt、cf747ct、cf747md、cf747cd、cf747mj、cf747cj、cf747cp、sg 747 等。 ua747 引腳排列封裝如圖 3-4 所示。其各腳功能如下： 腳 1in_為 1 單元反相輸入端； 腳 1in+為 1 單元同相輸入端； 腳 1oa2 為 1 單元調(diào)零端； 腳 v_為公共負(fù)電源端； 腳 2oa2 為 2 單元調(diào)零端； 腳 2in_為 2 單元反相輸入端； 腳 2in+為 2 單元同相輸入端； 腳 2oa1 為 2 單元調(diào)零端； 腳 2v+為 2 單元正電源

49、端； 腳 2out 是 2 單元輸出端； 腳 nc 為空腳； 腳 1out 是 1 單元輸出端； 腳 1v+為 1 單元正電源端； 腳 1oa1 為 1 單元調(diào)零端。 電源電壓：ua747 為22v，cf747c 為18v。差模輸入電壓30v；共模輸入 電壓15v；開環(huán)電壓放大倍數(shù) 2105（一個(gè)單元，v0=10v，rl2k；）功耗 100mw；輸入電阻 2.0m；輸出電阻 75。 ua747 的典型應(yīng)用電路如圖 3-4 所示。 圖 3-4 引腳封裝圖及典型電路 3.5.2 lm78xx 與 lm79xx lm78xx 稱為正穩(wěn)壓器，正定值的三端穩(wěn)壓器如圖 3-5 所示。當(dāng)外加適當(dāng)大小的 散熱

50、片且整流器能提供足夠的輸入電流時(shí)，穩(wěn)壓器可提供 1.5a 的輸出電流。若散熱 片散熱不夠，片子中的熱開關(guān)電路能起過流保護(hù)作用。根據(jù) 78xx 系列中的 xx 不同， 其輸出穩(wěn)壓值不同，如 7805 可提供+5v 的輸出電壓，7812 可提供+12v 輸出電壓。圖 中 1 腳為輸入端，2 腳為輸出端，3 腳為接地端。 圖 3-5 三端穩(wěn)壓器 lm79xx 稱為負(fù)穩(wěn)壓器，它的構(gòu)造與 lm78xx 是相同的，它能提供多種直流負(fù) 壓輸出。同理，當(dāng)外加適當(dāng)大小的散熱片且整流器能提供足夠的輸入電流時(shí)，穩(wěn)壓器 可提供 1.5a 的輸出電流，同時(shí)根據(jù) 79xx 系列中的 xx 不同，其輸出穩(wěn)壓值不同， 如 7

51、905 可提供-5v 的輸出電壓，7912 可提供-12v 輸出電壓。與 78xx 系列不同的是， 它的 1 腳為接地端，2 腳為輸出端，3 腳為輸入端。 4 4 安裝與調(diào)試安裝與調(diào)試 4.1 設(shè)計(jì)與調(diào)試中使用的主要儀器和設(shè)備 使用的主要儀器和設(shè)備有： hg2040 型示波器： 用于檢測(cè)此設(shè)計(jì)輸出波形，并對(duì)它們的峰峰值進(jìn)行檢測(cè)。 mf47d 型萬用表： 電路調(diào)試階段，測(cè)試各元器件的工作狀態(tài)參數(shù)；在產(chǎn)品制作后期，用來測(cè)試 整個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。 自制數(shù)字頻率計(jì)： 用于測(cè)試各輸出波形的頻率。 yb1731a2a 型直流穩(wěn)壓電源： 在未知自制電源正確與否的情況下，用來提供12v 直流穩(wěn)壓電源，用于電

52、 路的檢測(cè)。 4.2 設(shè)計(jì)的裝調(diào) 4.2.1 方波三角波發(fā)生器的裝調(diào) 由于比較器 a1與積分器 a2組正反饋閉環(huán)回路，同時(shí)輸出方波與三角波，故這兩 個(gè)單元電路可以同時(shí)安裝。需要注意的是，在安裝電位器 rp1與 rp2之前，要先將其 調(diào)整到設(shè)計(jì)值，否則電路可能會(huì)不起振。如果接線正確，則在接通電源后，a1的輸 出 v01為方波，a2的輸出 v02為三角波，微調(diào) rp1，使三角波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)要 求，調(diào)節(jié) rp2，則輸出頻率連續(xù)可變。 4.2.2 三角波正弦波變換電路的裝調(diào) 三角波正弦波變換電路的調(diào)試步驟如下：第一步差分放大器傳輸特性曲線調(diào)試。 將 c4與 rp3的連線斷開，經(jīng)電容 c4輸入差模

53、信號(hào)電壓 vid=50mv，fi=100 的正弦波。 調(diào)節(jié) rp4及電阻 r*，使傳輸特性曲線對(duì)稱。再逐漸增大 vid，直到傳輸特性曲線形狀 如圖 1-7 所示，記下此時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值 vidm。移去信號(hào)源，再將 c4左端接地，測(cè)量差 分放大器的靜態(tài)工作點(diǎn) i0、vc1q、vc2q、vc3q、vc4q。它們的值計(jì)算如下： 0 * 4 0.7 1.13 ee e vv ima rr ic1q= ic2q = i0/2=0.565ma，vc1q = vc2q = vcc - ic1qrc1=6.35v vb1q = vb2q = icrb1/=0.064v0v，ve1q= ve2q-0.7v ve3q

54、= ve4q=- vee-(- i0 re3) =-9.74v，vb3q= vb4q= icre3/=0.018v0v vc4q=- i0r*= -9.04v，vc3q= -0.9v 三角波正弦波變換電路調(diào)試。將 rp3與 c4連接，調(diào)節(jié) rp3使三角波的輸出幅 度（經(jīng) rp3后輸出）等于 vidm值，這時(shí) v03的波形應(yīng)接近正弦波，調(diào)整 c6改善波形。 如果 v03的波形出現(xiàn)如圖 4-1 所示的幾種正弦波失真，則應(yīng)調(diào)整和修改電路參數(shù)，產(chǎn) 生失真的原因及采取的相應(yīng)處理措施如下： 鐘形失真：如圖 4-1（a）所示，傳輸特性曲線的線性區(qū)太寬，應(yīng)減少 re2。 半波圓頂或平頂失真：如圖 4-1（b）

55、所示，傳輸特性曲線對(duì)稱性差，工作點(diǎn) q 偏 上或偏下，應(yīng)調(diào)整電阻 r*。 非線性失真：如圖 4-1（c）所示，三角波的線性度較差引起的失真，主要受運(yùn)放 性能的影響。可在輸出端加濾波網(wǎng)絡(luò)改善輸出波形。 a）鐘形失真 b）平頂失真 c）非線性失真 圖 4-1 幾種正弦波失真 4.2.3 自制電源的裝調(diào) 在對(duì)電源部分進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先要把它與其它電路斷開，然后再檢查電路連接是 否正確，在確定接線正確的情況下，先檢查變壓器，穩(wěn)壓管是否正常工作，所有檢查 結(jié)束后，最后通電用萬用表電壓檔分部進(jìn)行檢測(cè)，看其電壓是否為理論值。 4.3 故障分析 4.3.1 方波三角波發(fā)生器故障 故障一： 在對(duì)方波三角波發(fā)生器電

56、路進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，在其輸出端沒有波形出現(xiàn)。剛開始懷 疑芯片 ua747 有問題，但經(jīng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)其能正常工作，并且電路接線正確。最后通 過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)是電位器 rp1與 rp2出現(xiàn)問題，因?yàn)橹挥袃烧哒{(diào)整到設(shè)計(jì)值時(shí)，電路才能 起振，即有波形輸出，對(duì)兩者進(jìn)行調(diào)整后，示波器上有波形輸出。 故障二： 旋轉(zhuǎn)分線器旋鈕，輸出端的波形沒有頻率的變化。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)是分線器的公共端 未與 ua747 的 10 腳相連，連接正確后頻率可變。 4.3.2 三角波正弦波發(fā)生器故障 在對(duì)差分放大器傳輸特性曲線調(diào)試完畢后，將 rp3與 c4相連，在其輸出端觀測(cè) 到的波形如圖所示，即產(chǎn)生鐘形失真，理論上的原因是傳輸特性曲線的線性區(qū)太寬

57、， 應(yīng)減少 re2來調(diào)節(jié)，但 re2是固定值，所以不是問題所在，調(diào)節(jié) rp3后，其輸出波形 接近正弦波，又由于電容 c6用來改善波形，所以懷疑其大小對(duì)波形有影響。把其從 1uf 變換為 0.1uf 時(shí)波形有明顯改善，鐘形失真有所消失。 4.3.3 電源部分故障 電源部分唯一的故障就是認(rèn)為穩(wěn)壓管 7912 的引腳與 7812 的引腳是相同的，造成 接線錯(cuò)誤。在用萬用表對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，各部分電壓值與理論基本相同，即電路正確。 結(jié) 論 眾所周知，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有很多用途且在很多方面得到廣泛應(yīng)用，而作為一個(gè) 通信專業(yè)的畢業(yè)生更要對(duì)它有深刻的了解，所以進(jìn)行函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)有著十分 重要的意義。經(jīng)過本

58、次設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，得到了很多有價(jià)值的心得體會(huì)。從 中我學(xué)習(xí)到了函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的多種不同設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)掌握了其工作原理。 在本次設(shè)計(jì)中我選擇了一個(gè)比較符合自己設(shè)計(jì)的方案，即采用晶體管、運(yùn)放 ic 進(jìn)行函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：電路設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)潔，采用 的元器件成本低廉，并能基本上實(shí)現(xiàn)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能，同時(shí)還可以對(duì)我們以前 所學(xué)的模電及數(shù)電知識(shí)進(jìn)行很好的鞏固，另外選用差分放大器作為三角波正弦波的 變換電路，可以幫助我們學(xué)習(xí)多級(jí)電路的調(diào)試技術(shù)。除此之外，還可以鍛煉我們參數(shù) 選擇及電路排版的能力。它的缺點(diǎn)就是采用分立元件組成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器工作不太 穩(wěn)定，且不易調(diào)試。 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過不懈的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終 于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)， 但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知 識(shí)的一