函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)課設(shè)(編輯修改稿)
2025-07-26 21:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、宇航等領(lǐng)域。.. 要求 現(xiàn)設(shè)計(jì)并制作能產(chǎn)生方波、三角波及正弦波等多種波形輸出的信號(hào)發(fā)生器。. 技術(shù)指標(biāo)(1)輸出的各種波形工作頻率范圍為10~100Hz，100~1KHz， 1KHz~10KHz 。(2)正弦波峰峰值3V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。(3)三角波峰峰值5V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。(4)方波峰峰值14V，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。 . 設(shè)計(jì)方案論證(1)積分器可以將方波轉(zhuǎn)換成三角波。 比較器可以將三角波轉(zhuǎn)換成方波，因此將兩者串聯(lián)起來(lái)后，構(gòu)成閉合回路，就可以產(chǎn)生三角波和方波。(2)三角波經(jīng)低通濾波器濾波后就可得到正弦信號(hào)，改變積分器的時(shí)間常數(shù)就可以得到正弦波。. 總體設(shè)計(jì)方案框圖及分析 (1)方波和三角波的產(chǎn)生 方波—三角波—正弦波信號(hào)發(fā)生器電路有運(yùn)算放大器及分立元件構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。他利用比較器產(chǎn)生方波輸出，方波通過(guò)積分產(chǎn)生三角波輸出， 三角波通過(guò)差分放大電路產(chǎn)生正弦波輸出。 (2)利用差分放大電路實(shí)現(xiàn)三角波—正弦波的變換波形變換原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性，波形變換過(guò)程如圖2所示。由圖2可以看出，傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)域越窄越好；三角波的幅度Uim應(yīng)正好使晶體接近飽和區(qū)域或者截至區(qū)域。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器各單元電路設(shè)計(jì). 方波產(chǎn)生的電路圖及元件參數(shù)的確定. 方波產(chǎn)生的電路 圖3 方波產(chǎn)生電路圖. 元件參數(shù)的確定 圖3中U1構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。負(fù)反饋Rp5具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。為了拓寬輸出方波的頻率范圍故Rp5=50kΩ，CC5為濾波電容，其他電阻的阻值應(yīng)根據(jù)方波—三角波轉(zhuǎn)化來(lái)確定. 方波和三角波轉(zhuǎn)換的電路圖及元件參數(shù)的確定. 方波和三角波轉(zhuǎn)換的電路圖 圖4 方波—三角波轉(zhuǎn)換的電路圖.(1) 圖4中U1構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。負(fù)反饋Rp5具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。運(yùn)算放大器U2與電阻Rp2及電容構(gòu)成積分電路，用于將U1電路輸出的方波作為輸入，產(chǎn)生輸出三角波。(2) 圖中R6在調(diào)整方波—三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求頻率較寬，可以調(diào)節(jié)Rp5 ( 負(fù)反饋中的Rp5就有調(diào)頻作用)，也可以靠 更換CCC4來(lái)改變頻率。(3)方波部分與三角波部分的參數(shù)確定如下：根據(jù)性能指標(biāo)可知，由可見(jiàn)，f與C成反比，若要得到10～100 Hz輸出，C=1μF若要得到100~1KHz輸出，C3=；若要得到1K~10KHz輸出，C4=。此時(shí)，R4+Rp2=7．5～75，若取R4=5．1，則Rp2= 或者Rp2=69．9 ，因?yàn)镽p2=100時(shí)，根據(jù)輸出的三角形幅值5 V和輸出的方波幅值14 V，若有：R2／(R3+Rp1)14=5→R2／(R3+Rp1)=5／14時(shí)，R2=10 ，則有 Rp1=50，R3=20。根據(jù)方波的上升時(shí)間為2 ms，可以選擇74141型號(hào)的運(yùn)放。由此可得調(diào)整電阻為：..圖5 正弦波產(chǎn)生電路圖.(1).圖5中R9調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rp4調(diào)節(jié)電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)電阻Re2用來(lái)減小差分放大器的線性區(qū)。電容CCC8為隔直電容，C9為濾波電容，一濾除諧波分量，改善輸出波形。(2)由于選取差分放大電路對(duì)三角波一正弦波進(jìn)行變換根據(jù)晶體管的靜態(tài)特性曲線，選取靜態(tài)工作區(qū)的中心靜態(tài)電流和電壓分別為：根據(jù)直流通路有： (3)因?yàn)殪o態(tài)工作點(diǎn)已經(jīng)確定，所以靜態(tài)電流變成已知。根據(jù)KVL方程可計(jì)算出鏡像電流源中各個(gè)電阻值的大?。簣D中R9調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rp4調(diào)節(jié)電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)電阻Re2用來(lái)減小差分放大器的線性區(qū)。電容C6
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