【正文】 圖 頻率可調(diào)、失真小的函數(shù)發(fā)生器 知識(shí)介紹： 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 正弦波振蕩電路能產(chǎn)生正弦波輸出，它是在放大電路的基礎(chǔ)上加上正反饋而形成的，它是各類波形發(fā)生器和信號(hào)源的核心電路。正弦波振蕩器的名稱一般由選頻網(wǎng)絡(luò)來命名。這就要靠選頻網(wǎng)絡(luò)的作用，選出失真波形的基波分量作為輸出信號(hào)，以獲得正弦波輸出。當(dāng) C1 =C R1 =R2 時(shí) 31.o.f. ??VVF ?F=0? f0= RCπ21 為滿足振蕩的幅度條件 ?AF. . ?=1，所以 Af≥ 3。 (a)LC 并聯(lián)諧振電路 (b) 并聯(lián)諧振曲線 圖 并聯(lián)諧振電路及其諧振曲線 輸入信號(hào)頻率過高，電容的旁路作用加強(qiáng)，輸出減?。环粗l率太低，電感將短路輸出。 （ 1）電感三點(diǎn)式 LC 振蕩電路 電感三點(diǎn)式振蕩電路原理電路如圖 所示 圖 電感三點(diǎn)式電路圖 （ 2）電容三點(diǎn)式 LC 振蕩電路 電容三點(diǎn)式振蕩電路原理如圖 所示，由圖可見，其電路構(gòu)成與電感三點(diǎn)式振蕩電路基本相同，不過正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)由電容 C C2 和電感 L 構(gòu)成，反饋信號(hào) Uf取自電容 C2兩端，故稱為電容 三點(diǎn)式振蕩電路，也稱為電容反饋式振蕩電路。在晶片兩個(gè)對(duì)應(yīng)的表面用真空噴涂或用其他方法涂敷上一層銀膜，在兩層銀膜上分別引出兩個(gè)電極，再用金屬殼或玻璃殼封裝起來，就構(gòu)成了一個(gè)石英晶體諧振器。 圖 8038 管腳中英文排列對(duì)照 其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 并聯(lián)晶體振蕩電路圖 圖 串聯(lián)晶體振蕩電路 集成函數(shù)發(fā)生器 8038 的功能及應(yīng)用 集成函數(shù)發(fā)生器 8038 是一種多用途的波形發(fā)生器，可以用來產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波，其振蕩頻率可通過外加的直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以是壓控集成信號(hào)產(chǎn)生器。從一塊石英晶體上按一定的方位角切割，得到的薄片稱 “晶片 ”。 圖 變壓器反饋式 LC 振蕩電路 變壓器反饋 LC 振蕩電路的振蕩頻率與并聯(lián) LC 諧振電路相同，為 LCf π2 10 ? 三點(diǎn)式振蕩電路的連接規(guī)律如下：對(duì)于振蕩器的交流通路，與三極管的發(fā)射極或者運(yùn)放的同相輸入端相連的 LC 回路元件，其電抗性質(zhì)相同（同是電感或同為電容）；與三極管的基 極和集電極或者運(yùn)放的反相輸入端和輸出端相連的元件，其電抗性質(zhì)必相反（一個(gè)為電感，另一個(gè)為電容）。根據(jù)反饋形式的不同， LC 正弦波振蕩電路可分為互感耦合式 (變壓器反饋式 )、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式等幾種電路形式。 圖 RC 文氏橋振蕩器 RC 文氏橋振蕩器的電路如圖 所示， RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是正反饋網(wǎng)絡(luò)，另外還增加了R3 和 R4 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。由于正、負(fù)號(hào)的改變，有反饋的放大倍數(shù)為： FAAA ???? ?1f 振蕩條件是 ..FA =1 幅度平衡條件 ? ..FA ?=1 相位平衡條件 ?AF = ?A+?F = ?2n? 振蕩器在剛剛起振時(shí)，為了克服電路 中的損耗，需要正反饋強(qiáng)一些，即要求 ? ..FA ?＞ 1 這稱為起振條件。為了獲得單一頻率的正弦波輸出，應(yīng)該有選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)往往和正反饋網(wǎng)絡(luò)或放大電路合而為一。 表 Vb Vc Va Au*F C= C= （ 3） 在振蕩的情況下，在 A 點(diǎn)接電阻，用示波器觀察波形。 將數(shù)據(jù)填入下表 中。 情感目標(biāo) 增強(qiáng)專業(yè)意識(shí)，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和職業(yè)習(xí)慣； 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)； 提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。 圖 三角波發(fā)生電路 通常積分器產(chǎn)生的三角波幅值隨方波輸入信號(hào)的頻率變化。 圖 存在干擾時(shí)， 滯回比較器的輸入、輸出波形 非正弦波信號(hào)發(fā)生器 1．方波發(fā)生器 用滯回比較器構(gòu)成的方波產(chǎn)生電路如圖 (a)所示。 圖 簡(jiǎn)單過零比較器電路和輸入、輸出波形 2．滯回比較器 單限比較器電路簡(jiǎn)單，靈敏度高，但其抗干擾能力差。運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，輸入和輸出不成線性關(guān)系。 R1 R2 C RP1 f (HZ) 得出結(jié)論： 知識(shí)介紹： 非正弦波信號(hào)發(fā)生器 在自動(dòng)化、電子、通信等領(lǐng)域中，經(jīng)常需要進(jìn)行性能測(cè)試和信息的傳送等，這些都離不開一些非正弦信號(hào)。在下表 中填寫。式中的比例常數(shù) RC 稱為電路的時(shí)間常數(shù) 圖 微分電路信號(hào)波形 dtduCdtduCi c i1C1 ??RudtduCii Rc 0i1 ????dtduCRu i0 ?? 課題 項(xiàng)目四 信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)與制作 任務(wù)二 三角波、方波發(fā)生器設(shè)計(jì)與制作 任務(wù) 分解 方波發(fā)生器的制作與調(diào)試 三角波發(fā)生器的制作與調(diào)試 授 課 方 式 講 授 操作演示 仿真演示 研究學(xué)習(xí) 學(xué)生操作 師生互動(dòng) √ √ √ √ √ 能力目標(biāo) 會(huì)用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)方波發(fā)生器； 會(huì)用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)三角波、鋸齒波發(fā)生器； 會(huì)用示波器觀察信號(hào)及掌握信號(hào)頻率調(diào)整方法 。 圖 同相求和電路 根據(jù) “虛 斷 ”可得： 由 “虛短 ”可得 ： 再根據(jù)同相比例輸入電路 ： 可得 ： 根據(jù)對(duì)稱性要求 ： 因此 ： 若 ： 則實(shí)現(xiàn)同相求和運(yùn)算 ： 43i32i21i1 RuRuRuRu ????)( 3i32i21i14 RuRuRuRuu ???? ??iuRRu )1( 1F0 ??)()1( 3i32i21i14Fo RuRuRuRRRu ????)()( 3i32i21i1F3i32i21i1FFFo RuRuRuRRuRuRuRR RRR RRu ????????4FN // RRRR ??F321 RRRR ???3i2i1i0 uuuu ???（ 5）積分電路 積分電路可以完成對(duì)輸入信號(hào)的積分運(yùn)算，即輸出電壓與輸入電壓的積分成正比。輸入電壓加在同相輸入端，為保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，在輸出端和反相輸入端之間接反饋電阻 Rf構(gòu)成深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋， R′為平衡電阻， R′ = Rf∥ R1。 2． 運(yùn)放工作在非線性工作區(qū)時(shí)的特點(diǎn) 在非線性工作區(qū)，運(yùn)放的輸入信號(hào)超出了線性放大的范圍，輸出電壓不再隨輸入電壓線性變化，而是達(dá)到飽和，輸出電壓為正向飽和壓降 UOH（正向最大輸出電壓）或負(fù)向飽和壓降 UOL（負(fù)向最大輸出電壓），如圖 所示。就是將集成運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，得到一個(gè)理想的運(yùn)算放大器。因此，為使運(yùn)放安全工作，也需要從這三個(gè)方面進(jìn)行保護(hù)。為了提高電路的運(yùn)算精度 ,要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償 ,這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。 （ 1）對(duì)稱雙電源供電方式 運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。 二、 集成運(yùn)放參數(shù)的測(cè)試 以μ A741 為例，其管腳排列如圖所示。 (4)最大共模輸入電壓 Uicmax 指運(yùn)放兩個(gè)輸入端能承受的最大共模信號(hào)電壓。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。 4. 高速型運(yùn)算放大器 在快速 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率 SR 一定要高，單位增益帶寬 BWG 一定要足夠大，像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。 常見的型號(hào)有 74 LM38 LM324 等。 圖 集成運(yùn)放的基本組成部分 運(yùn)放的輸入級(jí) ： 利用差動(dòng)放大電路的對(duì)稱特性可提高整個(gè)電路的共模抑制比和電路性能。自 1959 年世界上第一塊集成電路問世至今，只不過才經(jīng)歷了四十多年時(shí)間，但它已深入到工農(nóng)業(yè)、日常生活及科技領(lǐng)域的相當(dāng)多產(chǎn)品中。 圖 反相比例放大電路 按表 中要求測(cè)量并記算。 Rf1 Rf2 +15V UI1 R1 2 7 +15V 6 R2 2 7 181。此時(shí)由于放大器幾乎不從信號(hào)源吸取電流，因此 UI1 R1 ? Rf 可視作電壓源，是比較理想的阻抗變換器。 R1 Rf 其中，反饋電阻 Rf不能取得太大，否則會(huì) +15V 產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，其值一般取幾十千歐 2 7 到幾百千歐之間。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)為線性電路時(shí)可實(shí)現(xiàn)乘、除等模擬運(yùn)算等功能。 知識(shí)目標(biāo) 了解集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)，熟知集成運(yùn)放降低零點(diǎn)漂移的基本方法 ； 掌握集成運(yùn)放組成的三種 輸入形式的放大器及信號(hào)運(yùn)算電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要性能 ； 能按照輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系要求，設(shè)計(jì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路，并確定電阻的阻值 。 難 點(diǎn) 能按照輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系要求，設(shè)計(jì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路，并確定電阻的阻值 。 181。 UI 3 4 2．同相比例放大器、同相