低頻與數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)函數(shù)信號發(fā)生器

1、一、任務(wù)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)能產(chǎn)生方波、三角波及正弦波等多種波形信號的信號發(fā)生器?；疽螅?.在給定的12v直流電源電壓條件下，使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)信號發(fā)生器。2.信號頻率：1khz10khz。3.方波：vp-p24v，上升和下降時(shí)間：10ms；三角波：vp-p6v，三角波失真度：2%；正弦波： vp-p1v，正弦波失真度：5%。二、總體設(shè)計(jì)思想1.基本原理由555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生方波，當(dāng)電容c2被充電時(shí)，2和6引腳的電壓都上升，此時(shí)二極管d1導(dǎo)通，接通+12v電源后，電容c被充電，vc上升，當(dāng)vc上升到2vcc/3時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)放電bjt t導(dǎo)通，此時(shí)輸出電平vo為低電平，電

2、容c通過r2和t放電，使vc下降。當(dāng)vc下降到vcc/3時(shí)，觸發(fā)器又被置位，vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器c經(jīng)r2，r23，r21他們此時(shí)說分的總阻值設(shè)為r1放電,放電所需的時(shí)間為： tpl=r1c ln20.7 rc； 當(dāng)c放電結(jié)束時(shí)，t截止，vcc將通過r1、r22、r21所分得的阻值為r2向電容器c充電，vc由vcc/3上升到2vcc/3所需的時(shí)間為tph=r2c ln20.7r2c。當(dāng)vc上升到2vcc/3時(shí)，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到了一個(gè)周期性的方波，其頻率為f=1 / (tpl+tph) 1.43 / (r1+r2) c 穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電

3、開關(guān)管t導(dǎo)通，輸出端vo輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號加到vi端。并使2端電位瞬時(shí)低于1/3vcc，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過程，電容c開始充電，vc按指數(shù)規(guī)律增長。當(dāng)vc充電到2/3vcc時(shí)，高電平比較器動作，比較器a1翻轉(zhuǎn)，輸出vo從高電平返回低電平，放電開關(guān)管t重新導(dǎo)通，電容c上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備,產(chǎn)生的方波經(jīng)過積分電路，變成三角波，然后經(jīng)過差分放大電路變成正弦波。2.系統(tǒng)框圖555定時(shí)器555定時(shí)器三角波方波方波正弦波積分網(wǎng)絡(luò)差分放大電路圖1 系統(tǒng)框圖三、具體設(shè)計(jì)1.總體設(shè)計(jì)電路圖圖2總體電路圖2.模塊

4、設(shè)計(jì)555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生方波 圖3產(chǎn)生方波電路圖4方波產(chǎn)生圖利用積分器是方波變成三角波 圖5方波轉(zhuǎn)換為三角波 圖6三角波產(chǎn)生圖經(jīng)差分放大電路三角波變?yōu)檎也?圖7正弦波產(chǎn)生圖圖8正弦波產(chǎn)生圖3.仿真及仿真結(jié)果分析方波仿真圖9方波仿真三角波仿真圖10方波仿真正弦波仿真圖11正弦波仿真表1輸出幅值的測量輸出端口幅值范圍方波25v11.5v三角波2355v正弦波100mv2v表2方波上升時(shí)間的測量頻率f=1khzf=8khz上升時(shí)間655.74ns555.70ns表3正弦波失真度的測量頻率f=1khzf=8khz失真度2.35%3.10%四、結(jié)論（1）電位器r2在可以調(diào)整方波-三角波-的輸出頻率。（2）方波的輸出幅值應(yīng)近似等于電源電壓+ucc。三角波的輸出幅值應(yīng)不超過電源電壓+ucc。 （3）在實(shí)現(xiàn)三角波-正弦波的變換的時(shí)候，為了使輸出波形更接近正弦波可見傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越窄越好；三角波的幅值um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。參考資料1 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京：高等教育出版社，20