第一篇：磁脈沖信號(hào)發(fā)生器的檢查與調(diào)整

一、磁脈沖信號(hào)發(fā)生器的檢查與調(diào)整

1、磁脈沖信號(hào)發(fā)生器間隙的檢查

（1）拆下蓄電池負(fù)極導(dǎo)線。

（2）拆下分電器蓋。

（3）用非磁性黃銅測(cè)隙片測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)子和傳感器線圈凸起部分之間的間隙。當(dāng)

信號(hào)轉(zhuǎn)子凸齒與傳感器鐵心對(duì)齊時(shí)，間隙一般為0.2～0.4mm，見(jiàn)圖6-12。

（4）如間隙不正常，松開(kāi)鐵心總成的兩個(gè)固定螺釘A、B，并以A為支點(diǎn)，稍

微移動(dòng)螺釘B，加以調(diào)整，直至所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值為止。

（5）擰緊固定螺釘并重新檢驗(yàn)間隙。有些不能調(diào)整間隙的分電器，如果測(cè)得的空氣間隙不在標(biāo)準(zhǔn)值（0.2～0.4 mm）范圍內(nèi)，應(yīng)更換分電器殼體總成。

2、磁脈沖發(fā)生器傳感線圈的檢測(cè)

（1）測(cè)量傳感線圈直流電阻

將傳感線圈從線束連接器上拆下。(如果是整體式控制組件，在測(cè)試前應(yīng)把

它從分電器上拆下來(lái))。用萬(wàn)用表（R×10Ω擋）測(cè)量傳感器線圈的電阻值（見(jiàn)

圖6-13），一般正常值國(guó)產(chǎn)車(chē)為500～800Ω（CA1092型為 600～800Ω，東

風(fēng)牌汽車(chē)為500～600Ω），進(jìn)口車(chē)為130～180Ω。各廠的分電器傳感器線圈的標(biāo)準(zhǔn)電阻不同。如無(wú)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，也可利用性能良好的同類型分電器傳感線

圈進(jìn)行對(duì)比測(cè)試檢查。如果用萬(wàn)用表測(cè)試其電阻小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，表明線圈有

匝間短路。

（2）測(cè)量傳感線圈絕緣電阻

用萬(wàn)用表（R×10kΩ擋）一端接線圈，另一端搭鐵，測(cè)量其絕緣電阻，其值

應(yīng)為無(wú)窮大，見(jiàn)圖6-14。如果測(cè)試時(shí)表針有擺動(dòng)，即電阻小于無(wú)窮大時(shí)，說(shuō)明線圈絕緣破壞，有搭鐵故障存在，應(yīng)更換新的傳感器。

（3）測(cè)量傳感線圈信號(hào)電壓

信號(hào)發(fā)生器在工作時(shí)能產(chǎn)生交流信號(hào)電壓，在檢查時(shí)，可用萬(wàn)用表0～10 V

交流電壓擋，使兩表筆分別接在分電器感應(yīng)線圈兩接線柱上，用手快速轉(zhuǎn)動(dòng)

分電器軸，觀察信號(hào)電壓值是否符合規(guī)定值（一般有1～1.5 V信號(hào)電壓，見(jiàn)圖 6-15）。若萬(wàn)用表讀數(shù)過(guò)低，甚至無(wú)讀數(shù)指示，說(shuō)明信號(hào)發(fā)生器有故障，應(yīng)檢查或者更換。

第二篇：信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（推薦）

模擬課程設(shè)計(jì)題

信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一個(gè)能夠輸出正弦波、三角波和矩形波的信號(hào)源電路，電路形式自行選擇。輸出信號(hào)的頻率可通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)定，具體要求如下：

（１）輸出信號(hào)的頻率范圍為100~800Hz，步進(jìn)為100Hz。（60分）

（２）要求輸出信號(hào)無(wú)明顯失真，特別是正弦波信號(hào)。（30分）

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：

（１）范圍滿足設(shè)計(jì)要求得滿分，否則酌情扣分。

（２）輸出信號(hào)無(wú)明顯失真可滿分，有明顯失真酌情扣分。

發(fā)揮部分（附加10分）：

進(jìn)一步擴(kuò)大輸出信號(hào)范圍和減小步進(jìn)頻率。

第三篇：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器論文

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作

系別：電子工程系 專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 屆：XX屆 姓名：XXX 摘 要

本系統(tǒng)以ICL8038集成塊為核心器件，制作一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，制作成本較低。適合學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)測(cè)量使用。ICL8038是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路，只需要個(gè)別的外部元件就能產(chǎn)生從0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號(hào)。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由于該芯片具有調(diào)制信號(hào)輸入端，所以可以用來(lái)對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制。

關(guān)鍵詞 ICL8038，波形，原理圖，常用接法

一、概述

在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙測(cè)控制、測(cè)量?jī)x器、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到各種各樣的信號(hào)波形發(fā)生器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路可很方便地構(gòu)成各種信號(hào)波形發(fā)生器。用集成電路實(shí)現(xiàn)的信號(hào)波形發(fā)生器與其它信號(hào)波形發(fā)生器相比，其波形質(zhì)量、幅度和頻率穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，都有了很大的提高。

二、方案論證與比較

2.1·系統(tǒng)功能分析

本設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題是信號(hào)的控制問(wèn)題，其中包括信號(hào)頻率、信號(hào)種類以及信號(hào)強(qiáng)度的控制。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們綜合考慮了以下三種實(shí)現(xiàn)方案：

2.2·方案論證

方案一∶采用傳統(tǒng)的直接頻率合成器。這種方法能實(shí)現(xiàn)快速頻率變換，具有低相位噪聲以及所有方法中最高的工作頻率。但由于采用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環(huán)節(jié)，導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本高，而且容易產(chǎn)生過(guò)多的雜散分量，難以達(dá)到較高的頻譜純度。

方案二∶采用鎖相環(huán)式頻率合成器。利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需要頻率上。這種頻率合成器具有很好的窄帶跟蹤特性，可以很好地選擇所需要頻率信號(hào)，抑制雜散分量，并且避免了量的濾波器，有利于集成化和小型化。但由于鎖相環(huán)本身是一個(gè)惰性環(huán)節(jié)，鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，故頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。而且，由模擬方法合成的正弦波的參數(shù)，如幅度、頻率 相信都很難控制。

方案三：采用8038單片壓控函數(shù)發(fā)生器，8038可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波和三角波。改變8038的調(diào)制電壓，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)節(jié)，其振蕩范圍為0.001Hz～300KHz。

三、系統(tǒng)工作原理與分析

3.1、ICL8038的應(yīng)用

ICL8038是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時(shí)產(chǎn)生和輸出正弦波、三角波、鋸齒波、方波與脈沖波等波形；改變外接電阻、電容值可改變，輸出信號(hào)的頻率范圍可為0.001Hz～300KHz；正弦信號(hào)輸出失真度為1%；三角波輸出的線性度小于0.1%；占空比變化范圍為2%～98%；外接電壓可以調(diào)制或控制輸出信號(hào)的頻率和占空比（不對(duì)稱度）；頻率的溫度穩(wěn)定度（典型值）為120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；對(duì)于電源，單電源（V+）：+10～+30V，雙電源（+V）（V-）：±5V～±15V。圖1-2是管腳排列圖，圖1-2是功能框圖。8038采用DIP-14PIN封裝，管腳功能如表1-1所示。

3.2、ICL8038內(nèi)部框圖介紹

函數(shù)發(fā)生器ICL8038的電路結(jié)構(gòu)如圖虛線框內(nèi)所示（圖1-1），共有五個(gè)組成部分。兩個(gè)電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；兩個(gè)電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的閾值電壓分別為 和，它們的輸入電壓等于電容兩端的電壓uC，輸出電壓分別控制RS觸發(fā)器的S端和 端；RS觸發(fā)器的狀態(tài)輸出端Q和 用來(lái)控制開(kāi)關(guān)S，實(shí)現(xiàn)對(duì)電容C的充、放電；充點(diǎn)電流Is1、Is2的大小由外接電阻決定。當(dāng)Is1=Is2時(shí)，輸出三角波，否則為矩尺波。兩個(gè)緩沖放大器用于隔離波形發(fā)生電路和負(fù)載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠低，以增強(qiáng)帶負(fù)載能力；三角波變正弦波電路用于獲得正弦波電壓。

3.3、內(nèi)部框圖工作原理

★當(dāng)給函數(shù)發(fā)生器ICL8038合閘通電時(shí)，電容C的電壓為0V，根據(jù)電壓比較器的電壓傳輸特性，電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的輸出電壓均為低電平；因而RS觸發(fā)器的，輸出Q=0，；

★使開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電流源IS1對(duì)電容充電，充電電流為

IS1=I

因充電電流是恒流，所以，電容上電壓uC隨時(shí)間的增長(zhǎng)而線性上升。

★當(dāng)上升為VCC/3時(shí)，電壓比較器Ⅱ輸出為高電平，此時(shí)RS觸發(fā)器的，S=0時(shí)，Q和 保持原狀態(tài)不變。

★一直到上升到2VCC/3時(shí)，使電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)RS觸發(fā)器的 時(shí)，Q=1時(shí)，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)S閉合，電容C開(kāi)始放電，放電電流為IS2-IS1=I因放電電流是恒流，所以，電容上電壓uC隨時(shí)間的增長(zhǎng)而線性下降。

起初，uC的下降雖然使RS觸發(fā)的S端從高電平躍變?yōu)榈碗娖剑?，其輸出不變?/p>

★一直到uC下降到VCC/3時(shí)，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)，Q=0，使得開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電容C又開(kāi)始充電，重復(fù)上述過(guò)程，周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。

由于充電電流與放電電流數(shù)值相等，因而電容上電壓為三角波，Q和 為方波，經(jīng)緩沖放大器輸出。三角波電壓通過(guò)三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。

結(jié)論：改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調(diào)的矩形波和鋸齒波。但是，當(dāng)輸出不是方波時(shí)，輸出也得不到正弦波了。

3.4、方案電路工作原理（見(jiàn)圖1-7）

當(dāng)外接電容C可由兩個(gè)恒流源充電和放電，電壓比較器Ⅰ、Ⅱ的閥值分別為總電源電壓（指+Vcc、-VEE）的2/3和1/3。恒流源I2和I1的大小可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，但必須I2＞I1。當(dāng)觸發(fā)器的輸出為低電平時(shí)，恒流源I2斷開(kāi)，恒流源I1給C充電，它的兩端電壓UC隨時(shí)間線性上升，當(dāng)達(dá)到電源電壓的確2/3時(shí)，電壓比較器I的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，恒流源I2接通，由于I2＞I1（設(shè) I2=2I1），I2將加到C上進(jìn)行反充電，相當(dāng)于C由一個(gè)凈電流I放電，C兩端的電壓UC又轉(zhuǎn)為直線下降。當(dāng)它下降到電源電壓的1/3時(shí)，電壓比較器Ⅱ輸出電壓便發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出為方波，經(jīng)反相緩沖器由引腳9輸出方波信號(hào)。C上的電壓UC，上升與下降時(shí)間相等（呈三角形），經(jīng)電壓跟隨器從引腳3輸出三角波信號(hào)。將三角波變?yōu)檎也ㄊ墙?jīng)過(guò)一個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)（正弦波變換器）而得以實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)三角波的兩端變?yōu)槠交恼也ǎ瑥?腳輸出。

其中K1為輸出頻段選擇波段開(kāi)關(guān)，K2為輸出信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)，電位器W1為輸出頻率細(xì)調(diào)電位器，電位器W2調(diào)節(jié)方波占空比，電位器W3、W4調(diào)節(jié)正弦波的非線性失真。

圖1-1

3.5、兩個(gè)電壓比較器的電壓傳輸特性如圖1-4所示。

圖1-4

3.6、常用接法

如圖（1-2）所示為ICL8038的引腳圖，其中引腳8為頻率調(diào)節(jié)（簡(jiǎn)稱為調(diào)頻）電壓輸入端，電路的振蕩頻率與調(diào)頻電壓成正比。引腳7輸出調(diào)頻偏置電壓，數(shù)值是引腳7與電源+VCC之差，它可作為引腳8的輸入電壓。如圖（1-5）所示為ICL8038最常見(jiàn)的兩種基本接法，矩形波輸出端為集電極開(kāi)路形式，需外接電阻RL至+VCC。在圖(a)所示電路中，RA和RB可分別獨(dú)立調(diào)整。在圖(b)所示電路中，通過(guò)改變電位器RW滑動(dòng)的位置來(lái)調(diào)整RA和RB的數(shù)值。

圖1-5

當(dāng)RA=RB時(shí)，各輸出端的波形如下圖(a)所示，矩形波的占空比為50％，因而為方波。當(dāng)RA≠RB時(shí)，矩形波不再是方波，引腳2輸出也就不再是正弦波了，圖(b)所示為矩形波占空比是15%時(shí)各輸出端的波形圖。根據(jù)ICL8038內(nèi)部電路和外接電阻可以推導(dǎo)出占空比的表達(dá)式為

故RA<2RB。

為了進(jìn)一步減小正弦波的失真度，可采用如圖（1-6）所示電路，電阻20K與電位器RW2用來(lái)確定8腳的直流電壓V8，通常取V8≥2/3Vcc。V8越高，Ia、Ib越小，輸出頻率越低，反之亦然。RW2可調(diào)節(jié)的頻率范圍為20HZ20~KHZ。V8還可以由7腳提供固定電位，此時(shí)輸出頻率f0僅有Ra、Rb及10腳電容決定，Vcc采用雙對(duì)電源供電時(shí)，輸出波形的直流電平為零，采用單對(duì)電源供電時(shí)，輸出波形的直流電平為Vcc/2。兩個(gè)100kΩ的電位器和兩個(gè)10kΩ電阻所組成的電路，調(diào)整它們可使正弦波失真度減小到0.5%。在RA和RB不變的情況下，調(diào)整RW2可使電路振蕩頻率最大值與最小值之比達(dá)到100:1。在引腳8與引腳6之間直接加輸入電壓調(diào)節(jié)振蕩頻率，最高頻率與最低頻率之差可達(dá)1000:1。

3.7、實(shí)際線路分析

可在輸出增加一塊LF35雙運(yùn)放，作為波形放大與阻抗變換，根據(jù)所選擇的電路元器件值，本電路的輸出頻率范圍約10HZ～20KHZ；幅度調(diào)節(jié)范圍：正弦波為0～12V，三角波為0～20V，方波為0～24V。若要得到更高的頻率，還可改變?nèi)龣n電容的值。

圖1-6

表 1-1 ISL8038管腳功能

管 腳 符 號(hào) 功 能

1，12 SINADJ1，SINADJ2 正弦波波形調(diào)整端。通常SINADJ1開(kāi)路或接直流電壓，SINADJ2接電阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和減小失真。SINOUT 正弦波輸出TRIOUT 三角波輸出

4，5 DFADJ1，DFADJ2 輸出信號(hào)重復(fù)頻率和占空比（或波形不對(duì)稱度）調(diào)節(jié)端。通常DFADJ1端接電阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改變阻值可調(diào)節(jié)頻率和占空比。V+ 正電源 FMBIAS 調(diào)頻工作的直流偏置電壓FMIN 調(diào)頻電壓輸入端SQOUT 方波輸出 C 外接電容到V-端，用以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率與占空比V-負(fù)電源端或地

13，14 NC 空腳

四、制作印刷電路板

首先，按圖制作印刷電路板，注意不能有斷線和短接，然后，對(duì)照原理圖和印刷電路板的元件而進(jìn)行元件的焊接?？筛鶕?jù)自己的習(xí)慣并遵循合理的原則，將面板上的元器件安排好，盡量使連接線長(zhǎng)度減少，變壓器遠(yuǎn)離輸出端。再通電源進(jìn)行調(diào)試，調(diào)整分立元件振蕩電路放大元件的工作點(diǎn)，使之處于放大狀態(tài)，并滿足振幅起振條件。仔細(xì)檢查反饋條件，使之滿足正反饋條件，從而滿足相位起振條件。

制作完成后，應(yīng)對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試。先測(cè)量電源支流電壓，確保無(wú)誤后，插上集成快，裝好連接線?？梢杂檬静ㄆ饔^察波形發(fā)出的相應(yīng)變化，幅度的大小和頻率可以通過(guò)示波器讀出。

五、系統(tǒng)測(cè)試及誤差分析

5.1、測(cè)試儀器

雙蹤示波器 YB4325(20MHz)、萬(wàn)用表。

5.2、測(cè)試數(shù)據(jù)

基本波形的頻率測(cè)量結(jié)果

頻率/KHz

正弦波 預(yù)置 0.01 0.02 2 20 50 100

實(shí)測(cè) 0.0095 0.0196 2.0003 20.0038 50.00096 100.193 方波 預(yù)置 0.01 0.02 2 20 50

實(shí)測(cè) 0.095 0.0197 1.0002 2.0004 20.0038 三角波 預(yù)置 0.01 0.02 1 2 20 100

實(shí)測(cè) 0.0095 0.0196 1.0002 2.0004 20.0038 100.0191 5.3、誤差分析及改善措施

正弦波失真。調(diào)節(jié)R100K電位器RW4，可以將正弦波的失真減小到1%，若要求獲得接近0.5%失真度的正弦波時(shí)，在6腳和11腳之間接兩個(gè)100K電位器就可以了。

輸出方波不對(duì)稱，改變RW3阻值來(lái)調(diào)節(jié)頻率與占空比，可獲得占空比為50%的方波，電位器RW3與外接電容C一起決定了輸出波形的頻率，調(diào)節(jié)RW3可使波形對(duì)稱。

沒(méi)有振蕩。是10腳與11腳短接了，斷開(kāi)就可以了

產(chǎn)生波形失真，有可能是電容管腳太長(zhǎng)引起信號(hào)干擾，把管腳剪短就可以解決此問(wèn)題。也有可能是因?yàn)?030功率太大發(fā)熱導(dǎo)致波形失真，加裝上散熱片就可以了。

5.4、調(diào)試結(jié)果分析

輸出正弦波不失真頻率。由于后級(jí)運(yùn)放上升速率的限制，高頻正弦波（f>70KHz）產(chǎn)生失真。輸出可實(shí)現(xiàn)0.2V步進(jìn)，峰-峰值擴(kuò)展至0～26V。

圖1-2

圖 1?7

六、結(jié)論

通過(guò)本篇論文的設(shè)計(jì)，使我們對(duì)ICL8038的工作原理有了本質(zhì)的理解，掌握了ICL8038的引腳功能、工作波形等內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理。利用ICL8038制作出來(lái)的函數(shù)發(fā)生器具有線路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，功能完備。可輸出正弦波、方波、三角波，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號(hào)質(zhì)量好，精度高。系統(tǒng)輸出頻率范圍較寬且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

七、參考文獻(xiàn)

【1】謝自美《電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試（第三版）》武漢：華中科技大學(xué)出版社。2000年7月

【2】楊幫文《新型集成器件家用電路》北京：電子工業(yè)出版社，2002.8

【3】第二屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編。北京：北京理工大學(xué)出版社，1997.【4】李炎清《畢業(yè)論文寫(xiě)作與范例》廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)出版社。2006.10

【5】潭博學(xué)、苗江靜《集成電路原理及應(yīng)用》北京：電子工業(yè)出版社。2003.9 【6】陳梓城《家用電子電路設(shè)計(jì)與調(diào)試》北京：中國(guó)電力出版社。2006

第四篇：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

目錄

一、設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求............................................................................二、已知條件...................................................................三、函數(shù)發(fā)生器的具體方案...................................................................1 總的原理框圖及總方案..............................................................2 各組成部分工作原理..................................................................3總電路圖........................................................................................四、電路的參數(shù)選擇與仿真.................................................................五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析..............................................................附錄:電

路

原

理

和

元

器

件

列表..........................................................................................一． 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求

1.設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)方波—三角波—正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 2.設(shè)計(jì)目的

（1）鞏固和加深對(duì)電子電路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)的能力。

（2）培養(yǎng)根據(jù)課題需要選學(xué)參考書(shū)籍,查閱手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。通過(guò)獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析并解決問(wèn)題的方法。

（3）通過(guò)電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件；初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。

（4）了解與課題有關(guān)的電子電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，正確地反映設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的成果，正確地繪制電路圖等。

（5）培養(yǎng)嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。

3.性能指標(biāo)要求

（1）輸出波形：正弦波、方波、三角波等；（2）頻率范圍：10Hz～500Hz；

（3）輸出電壓：方波Up-p<=24V,三角波Up-p>10V,正弦波U>1.5V； 波形特征：方波tr<100μS，三角波失真系數(shù)THD<2%，正弦波失真系數(shù)THD<5%。

二、已知條件：

雙運(yùn)放358一只、三極管3DG6四只（β約為60）

三、函數(shù)發(fā)生器的具體方案

1.總的原理框圖及總方案

圖1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理圖

多波形信號(hào)發(fā)生器方框圖如圖1所示。

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。并采用先產(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：

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。設(shè)計(jì)差分放大器時(shí)，傳輸特性曲線要對(duì)稱、線性區(qū)要窄，輸入的三角波的的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。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。

2.各組成部分的工作原理

2.1 方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理

圖2 方波-三角波轉(zhuǎn)換電路

圖2為方波-三角波轉(zhuǎn)換電路，其中運(yùn)算放大器用雙運(yùn)放uA741。

工作原理如下：

若a點(diǎn)斷開(kāi)，運(yùn)算發(fā)大器A1（左）與R1、R2及R3、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(yùn)放A2（右）與R4、RP2、C2及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1,則積分器的輸出電壓Uo2為

UO2??1UO1dt

(R4?RP2)C2??(?VCC)?VCCt?t

(R4?RP2)C2(R4?RP2)C2VCC?(?VEE)t?t

(R4?RP2)C2(R4?RP2)C

2當(dāng)UO1??VCC時(shí)，UO2? 當(dāng)UO1??VEE時(shí)，UO2?由此可見(jiàn)積分器在輸入為方波時(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)系如下圖3所示

圖3 方波--三角波波形關(guān)系

若a點(diǎn)閉合，即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：UO2m?R2VCC

R3?RP1R3?RP1

4R2(R4?RP2)C2方波-三角波的頻率f為： f?

由以上兩式可以得到以下結(jié)論：

1.電位器RP2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。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用C2改變頻率的范圍，PR2實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。

2.方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過(guò)電源電壓+Vcc。電位器RP1可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)影響方波-三角波的頻率。

2.2 三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路工作原理

圖4 三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路

圖（4）為實(shí)現(xiàn)三角波—正弦波變換的電路。其中Rp3調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rp4調(diào)整電路的對(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C3,C4,C5為隔直電容，C6為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。三角波-正弦波的變換電路主要由差分放大電路來(lái)完成。差分放大器采用單入單出方式。三角波-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。

差分放大器傳輸特性曲線的非線性及三角波-正弦波變換原理如下圖：

圖5 三角波-正弦波變換原理

分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：

IC2?aIE2?aI0aI0I?aI?

C1E11?eUid/UT1?e?Uid/UT上式中：a?IC/IE?1；I0—差分放大器的恒定電流；

UT—溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25℃時(shí)，UT≈26mV。

如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為

UidT???4Um?T?0?t?t?????T?4?2??????

??4Um?t?3T?T?????t?T???4???T?2?式中：Um—三角波的幅度；T—三角波的周期。

為使輸出波形更接近正弦波，由圖5可知：（1）傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好；

（2）三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。

3.總電路圖

整個(gè)設(shè)計(jì)電路如圖6所示：

圖6 方波—三角波—正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

四、電路的參數(shù)選擇與電路仿真

本課題采用Multisim 7作為仿真軟件。

Multisim是Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。

Multisim 7通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路；通過(guò)交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為；借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征；本課題使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路行為進(jìn)行仿真。

1.方波--三角波部分

參數(shù)選擇：取才C2=0.47μ

F，C2的取值很重要，按照你電阻的值，要取相應(yīng)的值，取值不對(duì)，會(huì)直接影響到你波形輸出與否。

調(diào)節(jié)RP1和RP2，微調(diào)Rp1，使三角波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)要求，調(diào)節(jié)Rp2，則輸出頻率在對(duì)應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。

方波-三角波電路的仿真：

在Multisim 7中按方波-三角波轉(zhuǎn)換電路圖（圖2）接線。調(diào)節(jié)Rp1和Rp2到設(shè)定值，檢查無(wú)誤后，在正確位置接上示波器觀察輸出波形。

仿真電路圖如下：

圖7 方波—三角波仿真電路圖 2.三角波--正弦波部分

參數(shù)選擇：C4=470Μf,C5=C6=0.1μF；R6= 5.1KΩ（R6阻值只要大于5）

三角波--正弦波電路的仿真：

在Multisim 10.1中按方波-三角波轉(zhuǎn)換電路圖（圖4）接線。保證參數(shù)正確，檢查無(wú)誤后，在正確位置接上示波器觀察輸出波形。

仿真電路圖如下：

圖8 三角波—正弦波仿真電路圖

方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器仿真電路圖如下：

圖9 方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器仿真電路圖

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器電路是分成兩個(gè)部分來(lái)做的，先做方波—三角波產(chǎn)生電路，再做三角波—正弦波變換電路，然后把兩張圖用線連接成一張完整的大圖。

方波—三角波產(chǎn)生電路中的C1其實(shí)可以去掉不要的，如果要用的話，取值要比較小，這樣才不會(huì)影響電路。我的RP2的阻值是200Ω，開(kāi)始設(shè)置的C2是0.1μF，但是總是出不來(lái)波形，后來(lái)老師說(shuō)，C2的值太小了。經(jīng)過(guò)我多次的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0.47μF是最為合適的。最后還要調(diào)節(jié)RP1和RP2，確保頻率范圍為10Hz～500Hz。

三角波—正弦波變換電路中C1=470μF，C5=C6=0.1μF，R6=5.1KΩ。R6開(kāi)始設(shè)的值是3.3KΩ，然后仿真就是沒(méi)有波形出來(lái)，問(wèn)了同學(xué)，研究了一會(huì)兒，也才知道，R6的阻值必須要大于5KΩ，這樣之后才有波形出來(lái)了。最后還是一樣的，調(diào)節(jié)Rb1,，測(cè)試頻率范圍。

最后當(dāng)兩張圖連在一起之后，不僅要看波形，還要測(cè)試輸出電壓：方波Up-p<=24V,三角波Up-p>10V,正弦波U>1.5V。當(dāng)一切要求都滿足之后，所有的函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)就完成了。

像做這種實(shí)驗(yàn)，要的必須是耐心，還有朋友的幫助，老師的指導(dǎo)，必須做到齊心協(xié)力，否則成功的幾率是非常小的。

附錄1：電路原理圖

附錄二：元器件清單

直流穩(wěn)壓電源：一臺(tái) 低頻信號(hào)發(fā)生器：一臺(tái) 低頻毫伏表：一臺(tái) 雙蹤示波器：一臺(tái) 萬(wàn)用表：一塊 晶體管圖示儀：一臺(tái) 失真度測(cè)試儀：一臺(tái) 電阻：100Ω：1個(gè)

1KΩ：2個(gè)

2KΩ：2個(gè)

3.3KΩ：1個(gè)

5.1KΩ：3個(gè)

10KΩ：3個(gè)

KΩ:2個(gè) 滑動(dòng)變阻器：47KΩ：2個(gè)

200KΩ：一個(gè)

1KΩ：一個(gè) 電容：0.1μF：兩個(gè)

0.47μF：一個(gè)

10μF：一個(gè)

470μF：一個(gè)

三極管3DG6:四個(gè) 雙運(yùn)放358：一只

第五篇：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

一 緒論

1.1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用意義

函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)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也可以是集成電路。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)，本課題采用有集成運(yùn)算放大器與晶體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。具體方法是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。

通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我們能將理論知識(shí)很好的應(yīng)用于實(shí)踐，不僅鞏固了書(shū)本上的理論知識(shí)，而且鍛煉了我們獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)電路、獨(dú)立思考的能力

1.2設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)能產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路

1.3設(shè)計(jì)要求

1）輸出各種波形工作頻率范圍：10—100Hz,100—1KHz,1K—10KHz。

2)輸出電壓：正弦波U=3V , 三角波U=5V , 方波U=14V。3)波形特征：幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。

4)選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì);計(jì)算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫(huà)出各部分原理圖，闡述基本原理。

1.4設(shè)計(jì)方案

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號(hào)發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。由運(yùn)算放大器單路及分立元件構(gòu)成，方波——三角波——正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般基本組成框圖如圖1所示。

圖1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器框圖

1、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

圖 2 三角波和正弦波得轉(zhuǎn)換示意圖

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。

二

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器各單元電路的設(shè)計(jì)

2.1方波產(chǎn)生電路圖及元件參數(shù)的確定

2.1.1 方波產(chǎn)生電路 如圖3所示

圖 3 方波發(fā)生電路

2.1.2 元件參數(shù)的確定

圖3中U2構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波?？勺冸娙軨1具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。使產(chǎn)生的頻率范圍在10~~100Hz。方波振蕩周期

T = 2 R1 C1 ln(1+2R4/R3)。

C1的值可以改變電 R1=7K，R3=7K，R4=7K。

振蕩頻率 f = 1/T?？梢?jiàn)，f與C1成反比，調(diào)整電容路的振蕩頻率。圖中穩(wěn)壓管 D1 D2 為調(diào)整方波幅值，UP-P = D1 +D2。

2.2方波—三角波轉(zhuǎn)換電路圖及元件參數(shù)確定

2.2.1 方波—三角波轉(zhuǎn)換電路 如圖 4 所示

圖 4 方波-三角波電路圖

2.2.2 方波→三角波的參數(shù)確定

圖4中U2構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。可變電容C1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U1與電阻R5及電容C2構(gòu)成積分電路，用于將U2電路輸出的方波作為輸入，產(chǎn)生輸出三角波。

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。若要求三角波的幅值，可以調(diào)節(jié)可變電容C2。

三角波部分參數(shù)設(shè)定如下：

對(duì)于輸出三角波 其振蕩周期

T =(4 R5 R6 C2)/ R3，f = 1/T。而要調(diào)整輸出三角波的振幅，則需要調(diào)整可變電容C2的值。以使三角波UP-P = 5V。

2.3正弦波參數(shù)電路及元件參數(shù)確定

2.3.1 正弦波參數(shù)電路 如圖 5 所示

圖 5 三角波-正弦波電路圖

2.3.2正弦波的參數(shù)確定

.改變輸入頻率，是電路中的頻率一定時(shí)三角波頻率為固定或變化范圍很小。加入低通濾波器，而將三角波轉(zhuǎn)化為正弦波。在圖5中當(dāng)改變輸入頻率后，三角波與正弦波的幅度將發(fā)生相應(yīng)改變。由于

振蕩周期

T =(4 R5 R6 C2)/ R3，C2為調(diào)節(jié)三角波的幅度使UP-P = 5V，R10調(diào)節(jié)輸出正弦波得幅值UP-P = 3V。三角波→正弦波的變換主要用差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是做直流放大器時(shí)，可以有效的抑制零點(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的非線性。

2.4方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器整體電路圖

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，畫(huà)出方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖如圖 6 所示。

圖 6

方波-三角-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖

3、電路的仿真調(diào)試

3.1 利用Multisim軟件畫(huà)出電路圖，模擬電路結(jié)果，觀察各波形的輸出。

3.1.1 方波、三角波產(chǎn)生電路的仿真波形如圖7所示

圖7 方波、三角波仿真圖形

3.1.2 方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真 如圖 8 所示

圖 8 方波—三角波仿真圖形

3.1.3三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真

圖

三角波—正弦波仿真圖形

3.1.4 方波—三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真

圖

方波—三角波—正弦波仿真圖形

3.1.4結(jié)果分析

輸出電壓

方波信號(hào)接入示波器仿真，調(diào)節(jié)C1，得方波峰峰Vpp=14 V；撤除方波信號(hào)并接入三角波信號(hào)，調(diào)節(jié)C2，測(cè)得三角波峰峰值Upp=5 V；將正弦波信號(hào)接入示波器，調(diào)節(jié)R10，測(cè)得正弦波峰峰值Upp=3V。