函數(shù)信號發(fā)生器實驗報告19428

1、精選文檔函數(shù)發(fā)生器設(shè)計（1）一、設(shè)計任務(wù)和指標(biāo)要求1、可調(diào)頻率范圍為10Hz100Hz。2、可輸出三角波、方波、正弦波。3、三角波、方波、正弦波信號輸出的峰-峰值05V可調(diào)。4、三角波、方波、正弦波信號輸出的直流電平-3V3V可調(diào)。5、輸出阻抗約600。二、電路構(gòu)成及元件參數(shù)的選擇1、振蕩器由于指標(biāo)要求的振蕩頻率不高，對波形非線性無特殊要求。采用圖1所示的電路。同時產(chǎn)生三角波和方波。圖1 振蕩電路根據(jù)輸出口的信號幅度要求，可得最大的信號幅度輸出為：VM=5/2+3=5.5V采用對稱雙電源工作（±VCC），電源電壓選擇為：VCCVM+2V=7.5V 取VCC=9V選取3.3V的穩(wěn)壓二極

2、管，工作電流取5mA，則： VZ=VDZ+VD=3.3+0.7=4V 為方波輸出的峰值電壓。 取680。 取8.2K。R1=R2/3=8.2/1.5=5.47（K） 取5.1K。三角波輸出的電壓峰值為：VOSM=VZR1/R2=4×5.1/8.2=2.489（V）R4=R1R2=3.14 K取3K。取10K。R6=RW/9=10/9=1.11（K） 取1K。積分時間常數(shù)：取C=0.1uF，則：R5=4.019/0.1=40.19K取39K。取R7=R5= 39K。轉(zhuǎn)換速率一般的集成運算放大電路都能滿足要求。兼顧波形轉(zhuǎn)換電路集成電路的使用。集成電路選用四運放LM324。LM324內(nèi)含四

3、個相同的運算放大器，其中兩個用于振蕩器，兩個用于波形變換。三、振蕩電路工作原理利用集成運算放大電路也可實現(xiàn)產(chǎn)生方波和三角波的信號發(fā)生器，電路主要由比較器和積分器構(gòu)成。電路中，有源積分器由運算放大器2A及其外圍電路積分電容C和電阻R5、R7組成。有源積分器的輸出通過R1接至比較器1A的正輸入端，積分器的輸入電壓由電位器分壓取出，設(shè)RW與R6形成的分壓系數(shù)為aw，則積分器的輸入電壓為Vi=±awVz。分壓系數(shù)aw為： 即積分器的輸入電壓Vi的峰值電壓通過調(diào)節(jié)電位器RW，可從到VZ可調(diào)。設(shè)某時刻比較器輸出VOZ=VZ，積分器的輸入電壓為+awVz。通過積分器積分使得VOS下降，比較器的正端

4、輸入電壓Vi+跟隨下降。當(dāng)Vi+電壓下降超過0V時，比較器將翻轉(zhuǎn)VOZ=-VZ，Vi+突然變?yōu)樨?fù)電壓，此時為VOS的負(fù)峰電壓-VOSM。VOSM的值為：比較器輸出電壓VOZ=-VZ又通過積分器使得VOS上升，當(dāng)Vi+電壓上升超過0V時，比較器又將翻轉(zhuǎn)為VOZ=VZ，重復(fù)下一次的振蕩。此時VOS為正峰電壓+VOSM。振蕩器輸出VOZ為方波，峰值為穩(wěn)壓二極管所限定的電壓VZ，VOS為三角波的輸出電壓，VOSM為三角波的峰值。振蕩器的波形如圖2。圖2 RC有源積分器振蕩電路的信號波形在VOZ=-VZ期間（為振蕩半周期T/2），積分器的積分時間常數(shù)約為，輸出電壓VOS：可見，VOS對時間為線性。當(dāng)VO

5、Z由-VZ變?yōu)閂Z時，VOS=VOSM，則振蕩頻率f為： 代入，并整理得頻率為：可見改變aWw可改變頻率，RW為頻率調(diào)節(jié)電位器。改變電容C也可調(diào)節(jié)頻率，通過開關(guān)，以10倍地切換容量可獲得10倍的頻率檔位擴展。四、f范圍設(shè)計補充電位器主要是完成頻率調(diào)節(jié)功能，它是通過調(diào)節(jié)積分器的輸入電壓幅度來調(diào)節(jié)頻率的。它和R6一起決定分壓aw，根據(jù)設(shè)計要求的頻率調(diào)節(jié)范圍確定。設(shè)頻率調(diào)節(jié)范圍：fmax/fmin=10，則要求aw變化范圍是0.11。電位器滑動端到上端時，aw=1，在最下端時aw=0.1，要求： 即R6=RW/9 實際上，為覆蓋所要求的頻率范圍，比值要稍小于0.1才能得到比較好的結(jié)果。同時也考慮對穩(wěn)

6、壓二極管的負(fù)載效應(yīng)，電阻取值不能過小，取電位器RW阻值：五、積分電路元件R5、C設(shè)計補充R5和C的值應(yīng)根據(jù)振蕩頻率f來確定，當(dāng)R1和R2的vvv值確定后，由頻率計算公式確定。當(dāng)頻率取最大值fmax時，aw=1，有： R5C的值確定之后，R5的大小可由以下幾個方面考慮：R5取值大，有利于提高積分器的輸入電阻，但會是電容C減小，加劇積分漂移。R5取得過小，則電容C將增大，而大容量電容又有漏電和體積大方面的問題，所以，R5和C的選擇原則應(yīng)該是：在滿足積分器輸入電阻的情況下，盡量選取較小的電阻R5和較大的電容C。一般取R5（510）RW，但積分電容一般都不超過1uF為宜。按十的倍率改變C，理論上頻率將

7、有相應(yīng)的十倍率變化。積分器的平衡電阻R7R5。六、附總電路圖300 1K調(diào)試步驟：1. 根據(jù)原理圖在面包板插好電路2. 加上電源，在R16 R17 RBW5接上示波器探頭，看看是否有三角波正弦波方波出現(xiàn)。3. 如果沒有方波就檢查RW1之前的電路，看看是否有短路開路以及元件是否接錯，原件是否有燒壞4. 如果有方波沒有三角波就檢查RW1到R16的電路，看看是否有短路開路以及元件是否接錯，原件是否有燒壞，以及集成芯片是否有工作電壓5. 如果有三角波方波沒有正弦波，就調(diào)節(jié)RW3和RW4，還有檢查電路是否出問題6. 這三個波形都出來之后，調(diào)節(jié)各個電位器，使各點的輸出的幅度一樣，再加入后面的統(tǒng)調(diào)電路。7. 統(tǒng)調(diào)電路接好之后，先再函數(shù)信號輸出幾個同幅度的方波三角波正弦波，加到統(tǒng)調(diào)電路上，如果正常工作就直接加上后面的電路，如果不正常就檢查電路，看看哪里有問題，按上面的步驟檢查，統(tǒng)調(diào)