文档介绍：项目一：函数发生器实验报告
摘要：函数发生器是一种可以输出信号并在示波器上显示正弦波、方波、三角波的专用集成电路。
关键词：运放，信号，示波器，波形。
完成时间： 2011-6-7
项目一：函数发生器实验报告
摘要：函数发生器是一种可以输出信号并在示波器上显示正弦波、方波、三角波的专用集成电路。
关键词：运放，信号，示波器，波形。
完成时间： 2011-6-7
一、设计任务及要求
任务：设计制作一函数发生器，能输出方波、三角波和正弦波波形。
要求：
（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能；
（2）输出频率范围：1Hz ~10Hz，10Hz~100Hz；
（3）输出电压的峰—峰值：方波Vpp≤24V；三角波Vpp=8V；正弦波Vpp>24V；
（4）波形特性：方波的上升时间tr<30us；三角波的非线性失真系数γ△<2%；正弦波的非线性失真γ~<5%。
二、方案的选择确定及工作原理
通过查找资料并结合项目要求，我们找到了两种设计方案：
（1）采用比较器和积分器分别获得方波和三角波,然后再将三角波通过差分放大电路得到正弦波。
（2）首先利用RC桥式振荡电路产生正弦波，然后将正弦波通过过零比较器得到方波，最后将方波通过积分运算电路得到三角波。
由于本次实验函数发生器所产生信号要求频率不高，并为了简单易行，故采用第二种方案路。首先，通过由运放构成的RC正弦振荡器振荡产生正弦波，其中运放所需电压由外界提供；其次，将振荡器所产生的正弦信号通过过零比较器，得到方波信号；最后，方波再通过积分运算器，产生三角波。电路工作流程图如下：
RC振荡电路
过零比较电路
积分运算电路
正弦波
方波
正弦波
图1
三．模块设计
（1）产生正弦波
由运放构成的RC正弦波振荡电路如图2所示，其中R1C1与R2C2形成正反馈支路，若去R1=R2=R，C1=C2=C，则正弦振荡频率
f0=1/2πRC
图2 RC桥式振荡电路
其中，电路的起振条件为
4>RV1/R3>2
为了减小放大电路对选频特性的影响，通常选用放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻。
（2）产生方波
过零比较器是单门限电压比较器的一种特殊情况，即用来作比较的参考电压为“0”的时候。本电路中过零比较器也是有运放构成，如图3所示。
图3 过零比较电路
其中，集成电压工作在开环状态，它的输出电压为+U或者-U。此过零比较器的门限电压为“0”，所以当输入电压Uo1小于0时输出电压Uo2为+U，当输入电压Uo1大于0时输出电压Uo2跳变为-U，于是形成了方波。为了获得合适的输出电压高低电平，在集成运放的输出端加上了由二极管构成的稳压限幅电路。
（3）产生三角波
同样由运放构成的积分电路如图4所示。
图4 积分电路
其中输出电压
Uo=（-1/R7C3）.∫Uidt
式中R7C3为积分时间常数。
四、整体电路及其说明
综合上上述各模块电路，形成一个能够达到任务要求的整体电路，如图45：
图5 整体电路
本电