【正文】 0 設(shè)計(jì)與調(diào)試中使用的主要儀器和設(shè)備 ..................................................................... 20 設(shè)計(jì)的裝調(diào) ................................................................................................................. 20 方波 → 三角波發(fā)生器的裝調(diào) .................................................................................. 20 三角波 → 正弦波變換電路的裝調(diào) .......................................................................... 20 自制電源的裝調(diào) ...................................................................................................... 21 故障分析 ..................................................................................................................... 22 方波 — 三角波發(fā)生器故障 ...................................................................................... 22 三角波 — 正弦波發(fā)生器故障 .................................................................................. 22 電源部分故障 .......................................................................................................... 22 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 23 致謝 ...................................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 26 1 緒 論 信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器 ， 各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。 指導(dǎo)教師 （簽字） 同組設(shè)計(jì) 者（簽字） 日期 二Ｏ 年 月 日 3 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) （ 2） The Design of Function Signal Generating Device (2) I 摘 要 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是指能自動(dòng)產(chǎn)生方波、正弦波、三角波等電壓波形的儀器 , 它在實(shí)驗(yàn)及科學(xué)研究中 得到了廣泛 應(yīng)用 。 研究關(guān)鍵：頻率范圍可調(diào)且滿足函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的一些性能指標(biāo)。 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： 2021 年 5 月 25 日 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 姓名 專業(yè)班 通信工程 0302 系別 信息科學(xué)與技術(shù)系 指導(dǎo)教師 同組姓名 課題名稱 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（ 2） 國內(nèi) 、外 現(xiàn)狀及研究概況 ： 信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，按其信號(hào)波形可分為正弦信號(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)生器四 大類。 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實(shí)現(xiàn)函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器的設(shè)計(jì)。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。信號(hào)發(fā)生器按其信號(hào)波形可分為四大類：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 。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 。 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)。它只有一個(gè)門限電壓，所以也稱單限比較器 。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。 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。 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。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。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。 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。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，還可以通過調(diào)整外參數(shù)使電路盡可能對(duì)稱。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％。通過以 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。對(duì)這個(gè)式子進(jìn)行整理， 得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限電位 Via=[R2/（ R3+RP1） ]VCC 若 V01=VEE，則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位 ： Via+=[R2/（ R3+RP1） ]VCC， 所以 比較器的門限寬度 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。 通過以上論述可知： 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。 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 。差分放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)可通過觀測(cè)傳輸特性曲線、調(diào)整 RP4 15 及電阻 R*來確定。 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。 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。同類或直接代替的型號(hào)有 CF747MT、CF747CT、 CF747MD、 CF747CD、 CF747MJ、 CF747CJ、 CF747CP、 SG747 等。 15V；開環(huán)電壓放大倍數(shù) 2 105（一個(gè)單元， V0=177。 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。 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。 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。 剛開始懷疑芯片 uA747 有問題，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。 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。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。 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)了我分析問題、解決問題的能力，而且還提高了我的實(shí)際動(dòng)手能力。 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， 敬愛的各位老師 給了我無微不至的指導(dǎo)和幫助。 還要感謝一直以來支持我鼓勵(lì)我的好朋友，好同學(xué)，好室友。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，我開始設(shè)計(jì)的電路過于簡單， 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。 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。 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。 a）鐘形失真 b）平頂失真 c）非 線性失真 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，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，最后通電用萬用表電壓檔分部進(jìn)行檢測(cè)，看其電壓是否為理論值。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(shí)對(duì)應(yīng)的峰值 Vidm。 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。根