【正文】 電路等幾個方面的內(nèi)容；文章第四部分就主要介紹了調(diào)試安裝的方法，并對設(shè)計中出現(xiàn)的故障進(jìn)行了簡要分析。 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 plan is based on the transistor, transports puts function signal generating device the and so on the IC design, and carries on the analysis parison to these two kind of plans merit and the shorting, finally determined uses the second kind of plan to plete the function signal generating device 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 calculates through the parameter determines the design electric circuit and so on several aspects the content。 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試信號。 除此之外，函數(shù)信號發(fā)生器在其他領(lǐng)域也有重要作用。 本課題 的 任務(wù)是設(shè)計一個函數(shù)信號發(fā)生器，使其能夠 自動 產(chǎn)生方波、三角波 以及正弦波。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 。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；而具有恒流源的差分放大器在函數(shù)信號發(fā)生器中的作用是用來 三角波 — 正弦波 的變換。 通常 電壓比較器可分為簡單電壓 比較器、窗口比較器和滯回比較器等等。 一般簡單電壓比較器及其電壓傳輸特性如圖 11 所示： 圖 11 一般簡單電壓比較器及其電壓傳輸特性 當(dāng) UiUR 時，運(yùn)放輸出高電平，穩(wěn)壓管 Dz 反向穩(wěn)壓工作，輸出端電位嵌位在穩(wěn)壓管的穩(wěn) 定電壓 Uz，即 Uo=Uz 3 當(dāng) UiUR時，運(yùn)放輸出低電平，穩(wěn)壓管 Dz 正向?qū)ǎ敵鲭妷旱扔诜€(wěn)壓管的正向?qū)妷?UD，即 Uo= UD 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還是外部干擾。 滯回比較器 及其電壓傳輸特性 如圖 12 所示 ： a） 電路 b)電壓 傳輸特性 圖 12 滯回比較器及其電壓傳輸特性 電路從輸出端引一個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。 窗口比較 器 單限比較器和滯回比較器 在輸入電壓單一方向變化時，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測出輸入電壓是否在兩個給定電壓之間，而窗口比較器具有這一功能。 當(dāng) ui小于 URL時，必然小于 URH，所以 A1的輸出 u01= UOM， A2的輸出 u02=+ UOM。 a)電路圖 b)傳輸特性 圖 13 窗口比較器 及其電壓傳輸特性 方波 發(fā)生器 電壓比較器的一個典型應(yīng)用就是 方波發(fā)生器 ，方波發(fā)生器 的電路如圖 14（ a）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。當(dāng)輸入頻率大于f0= 1/(2πRFC)時，電路為積分器；若輸入頻率遠(yuǎn)低于 f0。特別是在模擬集成電路中，常作為輸入級或中間放大級， 而在函數(shù)信號發(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)。均壓電阻 R R2給差分放大器提供對稱差模輸入信號。 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。 50mV）時， iC1的增加和 iC2的減小都逐漸緩慢，這時 iC 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 再繼續(xù)增加（超過177。靜態(tài)工作點(diǎn) Q 對應(yīng)的電壓為 VCQ，當(dāng) vid 增加時， vc1隨 vid 線性減少， vc2隨 vid 線性增加。所以，具有恒流源的差分放大器對共模信號，如晶體管的零點(diǎn)漂移、電源波動、溫度變化等的影響具有很強(qiáng)的抑制能力。如果電路的對稱性不是很好， vc vc2的 8 波形可能為一對大小相等、極性相反的正弦波（其原因是由于電路的參數(shù)不完全對稱所引起的）。它的設(shè)計方案一般有以下幾種： 基于單片集成芯片 MAX038 函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計， 基于 專用直接數(shù)字合成 DDS 芯片函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 以及基于晶體管、運(yùn)放 IC函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 。5 ～ 177。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，一直?uc上升到 1／ 3 VCC時，電壓比較器 Ⅰ 的輸出電壓躍變?yōu)楦唠娖剑?Q 才變?yōu)楦唠娖剑?Q 同時變?yōu)榈碗娖剑?，?dǎo)致電子開關(guān) S 閉合，電容 C 開始放電，放電電流為 IS2－ IS1＝ I，因放電電流是恒流，所以，電容上電壓 uc隨時間的增長 而線性下降。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稱三角波形 , Q 和 Q）為方波，經(jīng)緩沖放大器輸出。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) RA＝ RB時矩形波的占空比為 50％，因而為方波。電路工作原理如下：若 a 點(diǎn)斷開， 11 運(yùn)算放大器 A1與 R R2及 R 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E E CC E EV V V? ? ? ?（ ）當(dāng)比較器的 V+=V=0 時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出 v01 從高電平 +VCC跳到低電平 VEE，或從低電 VEE跳到高電平 +VCC。 可見，當(dāng) 積分器的輸入為方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波， 其波形關(guān)系如圖 23（ b）所示： a）電壓傳輸特性 b）輸出波形關(guān)系 圖 23 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 ，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動產(chǎn)生方波 —三角波。 如果 vid 為三角波， 把它的表達(dá)式代入 ic1=aiE1=aI0/(1+evid/VT)中，再 用計算機(jī)對 其進(jìn)行計算，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)、 13 vc2(t)亦近似于正弦波，波形變換過程如圖 25 所 示 。除此之外， 還可以鍛煉我們參數(shù)選擇及電路排版的能力。 波形特性 表征正弦波特性的參數(shù)是非線性失真 r~，要求 r~5%；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)是上升時間 tr，要求 tr30us。平衡電阻 R1= R2∥（ R3+RP1）≈ 10K 由輸出頻率的表達(dá)式得 3142224R RPR RP R C f??? 當(dāng) 1Hz≤ f≤ 10Hz 時，取 C2=10uF, R4=， RP2=100K。 三角波 → 正弦波電路的參數(shù)選擇原則是：隔直電容 C C C5要取得較大，因?yàn)檩敵鲱l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 。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)。 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)整電路的對稱性，并聯(lián)電阻 RE2用來減小差分放大器的線性區(qū)。 設(shè)計 電路與工作原理 設(shè)計所用元器件 ⑴ 對稱性較好的雙三極管 3DG130 四只，用于差分放大電路中。 ⑸ 781 7912 三端穩(wěn)壓管：用在電源變換模塊中。同時，斷開后，另外一個運(yùn)放與 R4， RP2， C2及 R5組成反相積分器，輸入的方波信號經(jīng)反相積分器后，在其輸出端即 uA747 的 10 腳輸出一個上升速率與下降速率相等的三角波，而在這次設(shè)計中，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，這樣就可以自動產(chǎn)生方波 — 三角波，并且可在 10 腳與 12 腳分別觀測方波與三角波。 相關(guān)芯片介紹 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，工作時各自具有獨(dú)立的功能。其各腳功能如下： ⑴ 腳 1IN_為 1 單元反相輸入端； ⑵ 腳 1IN+為 1 單元同相輸入端； ⑶ 腳 1OA2 為 1 單元調(diào)零端； ⑷ 腳 V_為公共負(fù)電源端； 18 ⑸ 腳 2OA2 為 2 單元調(diào)零端； ⑹ 腳 2IN_為 2 單元反相輸入端； ⑺ 腳 2IN+為 2 單元同相輸入端； ⑻ 腳 2OA1 為 2 單元調(diào)零端； ⑼ 腳 2V+為 2 單元正電源端； ⑽ 腳 2OUT 是 2 單元輸出端； ⑾ 腳 NC 為空腳； ⑿ 腳 1OUT 是 1 單元輸出端； ⒀ 腳 1V+為 1 單元正電源端； ⒁ 腳 1OA1 為 1 單元調(diào)零端。差模輸入電壓177。 uA747 的典型應(yīng)用電路 如圖 34 所示 。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。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。 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 177。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)計要求，調(diào)節(jié) RP2，則輸出頻率連續(xù)可變。再逐漸增大 vid，直到傳輸特性曲線形狀如 21 圖 17 所示，記下此時對應(yīng)的峰值 Vidm。如果 V03的波形出現(xiàn)如圖 41 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 41（ a） 所示，傳輸特性曲線的線性區(qū)太寬，應(yīng)減少 RE2。 a）鐘形失真 b）平頂失真 c）非 線性失真