文档介绍：1 第一章函数发生器方案的确定 函数发生器及原理总框图 函数发生器函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成; 也可以采用单片集成函数发生器。根据用途不同, 有产生三种或多种波形的函数发生器, 本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。 原理总框图由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路,比较器输出的方波经积分器得三角波, 差分放大器完成三角波到正弦波的变换。差分放大器具有工作点稳定, 输入阻抗高, 抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时, 可以有效地抑制零点漂移, 因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。方波三角波正弦波图 1-1 -2- 方案的选择方案一: 本方案的电路图由迟滞比较器、积分器、差分放大器三部分组成。采用先产生方波—三角波,再将三角波变换成正弦波的电路设计方法, 调节相应的电位器以调整方波——三角波的输出频率时, 对输出波形的幅度影响不大, 并且输出频率范围较宽, 可以通过改变电容实现频率范围, 同时亦可以实现幅度微调, 且不会影响方波——三角波的频率, 然后再利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。本方案在各个指标的可调节性上要相对好一些。方案二: 利用单片集成芯片 IC8038 实现, ICL8038 精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片,电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点,外部只需接入很少的元件即可工作,可同时产生方波、三角波和正弦波, 其函数波形的频率受内部或外电压控制, 可被应用于压控振荡和 FSK 调制器。 ICL8038 精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片,电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点,外部只需接入很少的元件即可工作,可同时产生方波、三角波和正弦波, 其函数波形的频率受内部或外电压控制, 但这种方-3- 案要求幅度和频率都可调,可同数字电位器加程控放大器实现。方案三用单片机和 A/D 转换器实现,编写相应的程序即可实现经过分析和选择:对方案二,该方案只适用于频率和幅值均可调的电路以及考虑到经济方面的可行性; 对方案三, 由于所学知识和能力有限,所以我们组考虑由分立器件来产生函数发生器的方案一。-4- 第2章电路原理 方波发生电路此电路由反相输入的迟滞比较器和 RC 电路组成。 RC 回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过 RC 充、放电实现输出状态的自动转换过程的周而复始,电路产生自激振荡。 方波-- 三角波产生电路图 2-1 方波—三角波产生电路运算放大器 A1 与 R1 、 R2 、 R3 及 Rw1 组成电压比较器;运算放大器 A2 与 R4 、 Rw2 、 R5 、 C1 及 C2 组成反相积分器,比较器与积分器首尾相连, 形成闭环电路, 构成能自动产生方波、三角波的发生器。比较器翻转的下门限电位 Via-= cc13 2V RP R R??( 2-1 ) -5- 比较器翻转的上门限电位 Via+= cc13 2V RP R R?( 2-2 ) 比较器的门限宽度 VH=2 Vcc RP R R13 2?( 2-3 ) a 点断开后,运放 A2与 R4、 RP3 、 C2 、及 R5 组成反相积分器,其输入信号为方波 U01 ,则积分器的输出 tUC RP R U ood)( 1 1214 2????(2-4) 当 U01=+Vcc 时, tC RP R U 2)( V???(2-5) 当 U01=-Vcc 时, tC RP R U o214 EE 2)( V??(2-6) 可见积分器输入方波时,输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波,其波形如图所示。图 2-2 方波—三角波波形当a 点闭合, 即比较器与积分器首尾相连, 形成闭环电路, 则自-6- 动产生方波- 三角波。三角波的幅度为 V02m= Vcc RP R R13 2?( 2-7) 方波—三角波的频率 f=2)24(24 13C RP RR RP R??( 2-8 ) 由式子( 2-6 )及( 2-7 )可以得出以下结论: 1. 电位器 RP2 在调整方波—三角波的输出频率时,一般不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围比较宽,则可用 C2 改变频率的范围, RP2 实现频率微调。 2 .方波的输出幅度约等于电源电压+Vcc 。三角波的输出幅度不超过电源电压+Vcc 。电位器 RP1 可以实现幅度微调, 但会影响方波—三角波的频率。 三角波-- 正弦波产生电路图 2-3 三角波—正弦波的变换电路-7- 差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高