【正文】 圖 41 幾種正弦波失真 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(kāi)，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(wàn)用表電壓檔分部進(jìn)行檢測(cè)，看其電壓是否為理論值。 ⑵ 故障二： 旋轉(zhuǎn)分線器旋鈕，輸出端的波形沒(méi)有頻率的變化。 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。 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。 隨著畢業(yè)日子的到來(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實(shí)際問(wèn)題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程 。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，我開(kāi)始設(shè)計(jì)的電路過(guò)于簡(jiǎn)單， 不能滿足設(shè)計(jì)的要求 ，這是我平時(shí)在學(xué)習(xí)時(shí)不深入的反映，平時(shí)也很少自主 的進(jìn)行電路設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。 25 致 謝 我要感謝我的指導(dǎo)老師孫老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。 還要感謝一直以來(lái)支持我鼓勵(lì)我的好朋友，好同學(xué)，好室友。感激之情難以言表，在此謹(jǐn)向諸位恩師致以深深的謝意。 轉(zhuǎn)眼間大學(xué)生活即將結(jié)束 ， 它短暫而充實(shí)，輕松而又愜意， 它會(huì)在我以后的學(xué)習(xí)及工作中起到深遠(yuǎn)的影響！ 這四年里， 敬愛(ài)的各位老師 給了我無(wú)微不至的指導(dǎo)和幫助。同時(shí)還要感謝系實(shí)驗(yàn)室在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間提供給我們優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)條件。 總之，短短幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，它不僅增強(qiáng)了我分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，而且還提高了我的實(shí)際動(dòng)手能力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)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。除此之外，還可以鍛煉我 們參數(shù)選擇及電路排版的能力。 23 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。 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，應(yīng)減少 RE2來(lái)調(diào)節(jié)，但 RE2 是固定值，所以不是問(wèn)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(lái)改善波形，所以懷疑其大小對(duì)波形有影響。 剛開(kāi)始懷疑芯片 uA747 有問(wèn)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。 非線性失真 ： 如圖 41（ 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。 它們的值計(jì)算如下： 0 * 40 .7 1 .1 3EEEVVI m ARR????? IC1Q= IC2Q = I0/2=， VC1Q = VC2Q = VCC IC1QRC1= VB1Q = VB2Q = ICRB1/β =≈ 0V， VE1Q= VE2Q≈ VE3Q= VE4Q= VEE( I0 RE3) =， VB3Q= VB4Q= ICRE3/β =≈ 0V VC4Q= I0R*= ， VC3Q= 三角波 → 正弦波變換電路調(diào)試。將 C4與 RP3的連線斷開(kāi)，經(jīng)電容 C4輸入差模信號(hào)電壓 Vid=50MV， fi=100 的正弦波。 設(shè)計(jì)的 裝調(diào) 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。 MF47D 型萬(wàn)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(lái)測(cè)試整個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。 圖 35 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。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 的 輸出電流。 15V；開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù) 2 105（一個(gè)單元， V0=177。 22V， CF747C 為177。同類(lèi)或直接代替的型號(hào)有 CF747MT、CF747CT、 CF747MD、 CF747CD、 CF747MJ、 CF747CJ、 CF747CP、 SG747 等。 除此之外，圖 是電源電路，為整個(gè)電路提供 177。 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 32所示，電源電路如圖 33所示。 ⑶ 變壓器：輸入電壓 220VAC，輸 出電壓 12VDC，額定工作電流 600mA。 原理 框圖 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理框圖如圖 31所示： 圖 31 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(guò)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。三角波的輸出幅度不超過(guò)電源電壓 +VCC。差分放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)可通過(guò)觀測(cè)傳輸特性曲線、調(diào)整 RP4 15 及電阻 R*來(lái)確定。 取平衡電阻 R5=10K。 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 。 14 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) 性能指標(biāo) 輸 出波形 正弦波、方波、三角波。 通過(guò)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) ： 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。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。對(duì)這個(gè)式子進(jìn)行整理， 得比較器翻轉(zhuǎn)的下門(mén)限電位 Via=[R2/（ R3+RP1） ]VCC 若 V01=VEE，則比較器翻轉(zhuǎn)的上門(mén)限電位 ： Via+=[R2/（ R3+RP1） ]VCC， 所以 比較器的門(mén)限寬度 VH為 VH= Via+Via=2[R2/（ 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 23（ a） 所示。 圖 21 ICL8083的基本接法 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。通過(guò)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。一直到 uc下降到 1／ 3 VEE，使電壓比較器 Ⅱ 的輸出電壓躍變?yōu)榈碗娖剑?Q 才變?yōu)榈碗娖剑?Q 同時(shí)為高電平），使得電子開(kāi)關(guān) S 斷開(kāi)，電容 C 又開(kāi)始充電。15 V，頻率的可調(diào)范圍為 1～ 600 kHz，輸出矩形波的占空比可調(diào)范圍為 2％～ 98％。 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。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， T 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(guò)調(diào)整外參數(shù)使電路盡可能對(duì)稱。 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 的共模信號(hào)。 圖 17 差模傳輸特性曲線 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 vc vc2不會(huì)因 vic 變化而同時(shí)增加或減小。 也可以通過(guò)測(cè)量 T1和 T2的集電極電壓 vc vc2隨差模電壓 vid 的變化規(guī)律來(lái)測(cè)量差模傳輸特性。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（177。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(wú)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) T T2 兩管的影響都是一樣的。其中， T T2 稱為差分對(duì)管，常采用雙三極管如 5G921 或 BG319 等，它與電阻 RB RB RC RC2及電位器 RP 共同組成差分放大器的基本電路。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 15（ c） 所示。 若 ui 選用階躍信號(hào)，在 t≥ 0 時(shí)，輸出電壓 uo 的表達(dá)式為ui=0(t0)或 ui=E（ t≥ 0） ， 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。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) URL〈 ui〈 URH時(shí)， u01= u02= UOM，所以 VD1和 VD2均截止，穩(wěn)壓管截止， u0=0。 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。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 12（ b）所示的滯回特性。滯回比較器具有滯回特性，即具有慣性，因而也就具有一定的抗干擾能力。它只有一個(gè)門(mén)限電壓，所以也稱單限比較器 。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。 2 1 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)。 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(lái)實(shí)現(xiàn)方函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器的設(shè)計(jì) 。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 。 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(lái)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。信號(hào)發(fā)生器按其信號(hào)波形可分為四大類(lèi)：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 。 差分放大器 。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。 4．撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 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(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 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。 題目： 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（ 2） 系 （部）：信息科學(xué)與技術(shù)系 專 業(yè) 班： 通信工程 0302 班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 20211181064 指導(dǎo)教師：