函數(shù)信號(hào)發(fā)生器---課設(shè)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-05-08 22:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 波及鋸齒波、階梯波等 電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器 S101 全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊8038)。 為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)， 本課題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波—方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。 本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示： 由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。 原理框圖 原理框圖3 課程設(shè)計(jì)的目的和設(shè)計(jì)的任務(wù) 設(shè)計(jì)目的 1．掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法 2．掌握模擬IC器件的應(yīng)用 3．培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力 4．掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試 5．熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法 設(shè)計(jì)方波——三角波——正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1．設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器 2．輸出波形：正弦波、方波、三角波； 3．頻率范圍 ：在2Hz－20kHz范圍內(nèi)且連續(xù)可調(diào) ； 4．輸出電壓：方波UＰ－Ｐ≤24V，上升時(shí)間tr≤100us。三角波Upp=10V。正弦波UＰ－Ｐ1V，失真度小于5%4各組成部分的工作原理 方波發(fā)生電路的工作原理 電路由反相輸入的滯回比此較器和 RC 電路組成。RC 回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò) RC 充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓 Uo=+Uz,則同相 輸入端電位 Up=+UT。Uo 通過(guò) R3 對(duì)電容 C 正向充電，如圖中實(shí)線箭頭所示。反相輸入端電位 n隨時(shí)間 t 的增長(zhǎng)而逐漸增高，當(dāng) t 趨于無(wú)窮時(shí)，Un趨于+Uz；但是，一旦 Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz 躍變?yōu)閁z,與此同時(shí) Up從+Ut 躍變?yōu)閁t。隨后，Uo又通過(guò) R3 對(duì)電容 C 反向充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)而減低，當(dāng) t 趨于無(wú)窮大時(shí)，Un趨于Uz；但是，一旦 Un=Ut,再減小，Uo就從Uz 躍變?yōu)?Uz，Up從Ut 躍變?yōu)?Ut，電容又開 始正相充電。上述過(guò)程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。 方波三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 方波—三角波產(chǎn)生電路比較器門限電壓： 方波—三角波的頻率： 方波三角波波形工作原理如下： 若 a 點(diǎn)斷開，運(yùn)算發(fā)大器 A1 與 RR2及 RRP1組成電壓比較器，C1 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 U=0，同相輸入端接輸入電壓 Uia，R1稱為平衡電阻。比較器的輸出 Uo1 的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負(fù)電源電壓 Vee（|+Vcc|=|Vee|）, 當(dāng)比較器的 U+=U=0時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出 Uo1 從高電平跳到低電平Vee,或者從低電平 Vee跳到高電平 Vcc。設(shè) Uo1=+Vcc, 則++++將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限單位 Uia為 若 Uo1=Vee,則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位 Uia+為 比較器的門限寬度 由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性，如圖所示。 a 點(diǎn)斷開后，運(yùn)放 A2 與 RRPC2 及 R5 組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波 Uo1，則積分器的輸出 Uo2 為 可見積分器的輸入為方波時(shí)，輸出是一個(gè)上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系如圖所示。 a 點(diǎn)閉合，既比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波三角波。三角波的幅度為 方波三
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