文档介绍：青海师范大学
课程设计报告
课程设计名称：函数信号发生器
专业班级：电子信息工程
学生姓名：李玉斌
学号:20131711306
同组人员：郭延森安福成涂秋雨
指导教师：易晓斌
课程设计时间：2015年12月
目录
三角波—正弦波函数发生器的设计方法，如图。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电
路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角
波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生
方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。
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到
三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。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。
函数发生器组成框
2各组成部分电路的工作原理
①方波发生电路的工作原理
此电路由反相输入的滞回比较器和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。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+5。Uo通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，U0从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从Ut跃变为-Uto随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz,Up从-Ut跃变为+Ut,电容又开始正相充电。上述过程周而
复始，电路产生了自激振荡。
②方波一三角波转换电路的工作原理
图2—2方波一三角波转换电路
图2—2所示的电路能自动产生方波一三角波。工作原理如下：若R2左断开，运算发大器A1与R1、R2及R3RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0,同相输入端接输入电压Uia,
R1称为平衡电阻。比较器的输出U01的高电平等于正电源电压+Vcc,低电平等于
负电源电压-Vee(|+Vcc|=|-Vee|),当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uoi从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设U0i=+
Vcc则U——R2——(Vcc)RRPUia0
R2RRPRR3RP
将上式整理，得比较器翻转的下门限单位U为7ia
Uia
事VCC)
R^Vcc
若U01
Vee,则比较器翻转的上门限电位U
ia
Uia
R2
R3RP
(Vee)
R2
R3RP
Vcc
比较器的门限宽度UhUU2」^VcciaiaR3RP
由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图2—3所示
Uia
图2—4方波、三角波的转化
图2—3比较电压传输特性
R2左端断开后，运放A2与R4RP2C2及R5组成反相积分器，其输入信号
为方波Uo1,则积分器的输出Uo2为UO2
(R4RPOC2
Uoidt
UO1
VCC时，UO2
(Vcc)t(R4RPOC2
Vcct
(R4RP2)C2
UO1
Vee时,Uo2
(Vee)t(R4RP2)C2
Vcct
(R4RP2)C2
可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系如图2—4所小。
R2左端闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。
三角波的幅度为Uo2m^^VCC
R3RP
方波-三角波的频率f为f
R3RP
4R2(R4RP2)C2
由以上两式可以得到以下结论：
a）电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅
度。若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。
b）方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源
电压+Vcco电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。
③三角波一正弦波转化电路的工作原理
三角波一一正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成0
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，可以有效的抑制零点漂移，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。分析