函數(shù)信號發(fā)生器

14.函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計1.設(shè)計實驗任務(wù)與要求：

設(shè)計采用運放（包括可用三極管）構(gòu)成正弦波.三角波.方波函數(shù)信號發(fā)生器。

給定Vcc=12V;Vee=-12V。頻率范圍：150~1500hz

輸出電壓：方波upp≤14V;三角波upp≤8V；正弦波upp>15V

波形特性：方波上升時間tr<30us;三角波非線性系數(shù)r△<2%:正弦波非線性失真r5%2

2.1RC文氏電橋振蕩器產(chǎn)生正弦波，方波-三角波產(chǎn)生電路可正弦波振蕩器采用波形變換電路,通過遲滯比較器變換為方波,經(jīng)積分器獲得三角波輸出。此電路的輸出頻率就是就是RC文氏電橋振蕩器的振蕩頻率.2.函數(shù)信號發(fā)生器電路設(shè)計參考方案RC正弦波震蕩器遲滯比較器積分器正弦波uo1方波uo2三角波uo32.2用遲滯比較器與反相積分器首尾相串聯(lián)構(gòu)成方波-三角波產(chǎn)生電路，然后，采用差分放大器，作為三角波—正弦波變換電路利用差分對管的飽和與截止特性進行變換，此電路的輸出頻率就是就是方波-三角波產(chǎn)生電路的頻率.遲滯比較器積分器正弦波uoz方波uof三角波uo3差分放大器過壓33.2RC文氏電橋振蕩器實驗要點:

①.在R1=R2=R,C1=C2=C時,振蕩頻率fｏ=1/(2πRC);

②.起振幅值條件:Avf1=(Ra+Rf)/Ra≧3.

即Rb/Ra≧2.

Rf=RW+(R3∥Rd)

Rd:二極管正向電阻.*電路調(diào)整的關(guān)鍵是：負反饋電路中的電位器RW的細心調(diào)節(jié)，RW過大：輸出方波！

RW過小：電路不起振！3.

RC文氏電橋正弦波振蕩電路3.1RC文氏電橋正弦波振蕩器的工作原理:

文氏電橋振蕩器由RC串并選頻網(wǎng)絡(luò)和同相放大器組成.其中RC串并選頻網(wǎng)絡(luò)形成正反饋電路并決定RC振蕩器的振蕩頻率fo：

電路的振蕩頻率:fo=1/(2πRC)(當(dāng)R1=R2;C1=C2時)

當(dāng)f=fo時:up與uo的相位差△φ=00

fumax=up/uo=1/3.Ra和Rb形成負反饋電路決定起振的幅值條件調(diào)節(jié)波形與穩(wěn)幅控制.43.3RC文氏電橋振蕩電路

調(diào)節(jié)Rw,使uo波形基本不失真時,分別測量輸出電壓up.uo和振蕩頻率fo,并記錄表-1中.

表-1文氏電橋振蕩電路實驗表電路參數(shù)頻率fo/Khz電壓/vup/uo1波形R1/kR2/kC/uf計算值測量值upuo110.110.2文氏電橋振蕩器：fo=1/2πRC；正反饋電路：RC串并選頻網(wǎng)絡(luò)決定RC振蕩器的振蕩頻率fo。負反饋電路：Ra和Rb決定起振條件，調(diào)節(jié)波形與穩(wěn)幅控制。Rb并聯(lián)D1.D2：正向非線性電阻起振時：電阻大負反饋小；振蕩幅值大時：電阻小負反饋大，整形限幅。3267415U1UA74132%RVB10kC10.1uC20.1u-12v12vu1OP9%RV110kD11N4007D21N4007調(diào)負反饋起振限幅改變R調(diào)頻率R11kR310kR23k54.1方波/三角波產(chǎn)生電路：由遲滯比較器與積分器首尾相串聯(lián)構(gòu)成。電路輸出頻率fo

=R2/(4R1RpC)；三角波輸出電壓：Uo2=Vz*R1/R23267415U1UA7413267415U2UA74112v-12v12v-12vC11ufR32kR220kR110kRp10kuo1SW1SW-SPDTC210uuo2ABCDD11N5235BD21N5235B積分電路遲滯比較器方波/三角波產(chǎn)生電路

頻率fo

=R2/(4R1RpC)64.2方波/三角波變換電路的計算與測試：計算信號頻率與三角波電壓幅值，用示波器觀察并測量方波-三角波uof、uo3波形。將實驗數(shù)據(jù)記錄在表-2中.表-2信號產(chǎn)生

方波/三角波變換電路實驗記錄表遲滯比較器積分電路參數(shù)頻率fo/hz三角波uo3/vR1/kR2/kuo2/v占空Rp/kC/uf計算測量計算測量5.用差分放大器做三角波/正弦波變換電路5.1.三角波/正弦波變換原理：用差分對管的飽和與截止特性進行變換：差分放大器電流恒定并要求：傳輸特性對稱線性區(qū)盡可能窄；三角波的幅值Vm應(yīng)使輸出接近晶體管的截止電壓；7Rp110kC1100uR715kR815kR56.8k12VRe100Rp2100R93kRe43k-12vR116.8kC2100uRV3(2)V=-0.638869RV3(1)V=-0.638995Q12N2926Q22N2926Q32N2926Q42N2926R430kC30.1uRP310kR8(2)V=6.97652R7(2)V=8.28483uo3V=-1.3461Q1(B)V=-0.00572449SW2AMFM+-ABCD5.2差分放大器電路主要由Q1Q2等構(gòu)成。其中Re用于減小差放的線性區(qū)，Rp2對稱性調(diào)節(jié)，C3濾波電容。恒流源由Q3.Q4.Re3.Re4與Rp3構(gòu)成，為差分放大器提供恒定電流。Io=Ri==Vee-0.7/(Rp3+Re4)8表-3函數(shù)信號發(fā)生器實驗表波形正弦波方波三角波電路1RC振蕩電路2比較電路3積分電路參數(shù)R1Rp1Cfuo1Rp2+正頻負頻uo2Rp3C3uo313k3k0.145%23K30K0.150%330K40K0.160%設(shè)計實驗電路參數(shù)注意：采用RC振蕩正弦波/方波/三角波輸出方案，首先必須計算的文氏電橋振蕩頻率外，其次還要計算作方波三角波變換積分電路的參數(shù)，使其積分電路的R3C3之積＞

正弦波振蕩電路的R1C1之積！否則，可能影響三角波形的正常輸出！6.1用運放構(gòu)成以RC振蕩器為基礎(chǔ)的函數(shù)信號發(fā)生器:根據(jù)信號頻率:fo=1/[2πC(R1*RP2)0.5]，三角波電壓：uo=uiwT/(4RC)等，分別計算電路有關(guān)參數(shù)并測量記錄在表-3中。93267415U1UA74115%RVB10kC10.1uC20.1u-12v12v3267415U2UA74112v-12v3267415U3UA741C30.1uuo112V-12V80%RV110kABCD100%RV415kuo2uo350%RV310kR11kR310kR42kR5470R6150kR23kD11N4001D21N4001D31N5235BD41N5235BR1'10kSW1SW-SPDT6.1

正弦波/方波/三角波變換電路采用RC振蕩器產(chǎn)生正弦波,

頻率:fo=1/[2πC(R1RP1)0.5]通過比較器變換同頻率方波，再通過積分器變換同頻率三角波。圖-4RC振蕩函數(shù)信號發(fā)生器振蕩器正弦波R調(diào)頻率RP2調(diào)反饋起振限幅頻率:150-1500hz比較器:正弦波/方波

積分器:方波/三角波uo3=uiwT/(4RC3)調(diào)