【文章內(nèi)容簡介】 function model generator. 武漢理工大學《模擬電子技術(shù)基礎》課程設計說明書 2V 1 緒 論 隨著我國科學技術(shù)勢力不段提高，以及世界科學水平也在飛速發(fā)展。大規(guī)模集成電路再不同的領域也越來越被利用，不論在工業(yè)，還是在其他方面都起著舉足輕重的作用。 現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,信號的產(chǎn)生運用于各 領域中 。 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、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)。為進一步掌握電路的基本理論及實 驗調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運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)生器的設計方法 。 武漢理工大學《模擬電子技術(shù)基礎》課程設計說明書 2VI 1．函數(shù)發(fā)生器總方案及原理框圖 原理框圖 函數(shù)發(fā)生器的總方案 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計方法， 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完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，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性非線性。 武漢理工大學《模擬電子技術(shù)基礎》課程設計說明書 2VII 2．課程設計的目的和 要求 設計目的 1．掌握電子系統(tǒng)的一般設計方法 2．掌握模擬 IC 器件的應用 3．培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力 4． 掌握常用元器件的識別和測試 5．熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法 設計任務 設計方波 —— 三角波 —— 正弦波函數(shù)信號發(fā)生器 課程設計的要求及技術(shù)指標 10~100Hz， 100 Hz~1KHz， 1 KHz~10 KHz； Upp≈3V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。 Upp≈5V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。 Upp≈14V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。 武漢理工大學《模擬電子技術(shù)基礎》課程設計說明書 2VIII 3．各組成部分的工作原理 方波發(fā)生電路的工作原理 此電路由反相輸入的滯回比較器和 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，通過 RC 充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設 某一時刻輸出電壓 Uo=+Uz,則同相輸入端電位 Up=+UT。 Uo 通過 R3 對電容 C 正向充電，如圖中實線箭頭所示。反相輸入端電位 n隨時間 t的增長而逐漸增高，當 t趨于無窮時， Un趨于 +Uz；但是，一旦 Un=+Ut,再稍增大， Uo 從 +Uz 躍變?yōu)?Uz,與此同時 Up 從 +Ut 躍變?yōu)?Ut。隨后， Uo 又通過 R3 對電容 C 反向充電，如圖中虛線箭頭所示。 Un 隨時間逐漸增長而減低，當 t 趨于無窮大時，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。上述過程周 而復始，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 R112354U1R2R3 5 0 %R p 1R4 5 0 %R p 212354U2C1R 1 7 方波 — 三角波產(chǎn)生電路 mopURR RU 2132T ????131242 )(4ppRRCRRRT???武漢理工大學《模擬電子技術(shù)基礎》課程設計說明書 2IX 工作原理如下： 若 a 點斷開，運算發(fā)大器 A1 與 R R2 及 R RP1 組成電壓比較器， C1 為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運放的反相端接基準電壓，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，低電平等于負電 源電壓Vee（ |+Vcc|=|Vee|） , 當比較器的 U+=U=0 時，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 Uo1=+Vcc,則 3122 3 1 2 3 1( ) 0C C iaR R PRU V UR R R P R R R P? ?? ? ? ?? ? ? ? 將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限單位 Uia為 223 1 3 1()C C C CiaRRU V VR R P R R P? ??? ? ??? 若 Uo1=Vee,則比較器翻轉(zhuǎn)的上 門限電位 Uia+為 223 1 3 1()E E C CiaRRU V VR R P R R P? ?? ? ??? 武漢理工大學《模擬電子技術(shù)基礎》課程設計說明書 2X 比較器的門限寬度 2312H C Cia ia RU U U IR R P??? ? ? ? 由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性，如圖 371 所示。 a 點斷開后，運放 A2 與 R RP C2 及 R5 組成反相積分器，其輸入信號為方波 Uo1，則積分器的輸出 Uo2 為 214 2 21()OOU U d tR R P C?? ? ? 1O CCUV?? 時， 2 4 2 2 4 2 2()( ) ( )C C C CO VVU t tR R P C R R P C? ? ????? 1O EEUV?? 時， 2 4 2 2 4 2 2()( ) ( )CCEEO VVU t tR R P C R R P C?????? 可見積分器的輸入為方波時，輸出是一個上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系下圖所示。 a 點閉合，既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 的幅度為22