多功能低频信号发生器的电路设计

论文总字数：6678字

摘 要

关键词：信号发生器，多功能，积分器，差分放大器

Abstract：Signal frequency and waveform generator is not generating the same voltage and current signals to test special equipment. To produce a variety of waveforms and make conversion, designed by the comparator, an integrator, a differential amplifier signal generator consists of three parts. After commissioning meet the design requirements.

Keywords：Signal generator, multi-function, integral, differential amplifier

目录

1 前言……………………………………………………………………………4

2 方案设计………………………………………………………………………4

2.1 设计任务…………………………………………………………………4

2.2 方案选择…………………………………………………………………4

3 电路设计……………………………………………………………………5

3.1 产生方波与三角波电路…………………………………………………5

3.1.1比较器电路原理…………………………………………………………5

3.1.2积分电路原理………………………………………………………………6

3.1.3参数计算与原件选择……………………………………………………9

3.2 三角波转换正弦波电路…………………………………………………10

3.2.1 差分放大器电路原理……………………………………………………10

3.2.2参数计算与元件选择……………………………………………………12

4 电路安装与调试技术…………………………………………………………13

4.1 装调方波与三角波的发生器………………………………………………13

4.2 装调三角波转换正弦波电路………………………………………………13

结论………………………………………………………………………………14

参考文献…………………………………………………………………………15

致谢………………………………………………………………………………16

附录 三角波函数、方波函数、正弦波函数产生电路………………………17

1 前言

目前我国的科技不断进步，国力不断增强，因此也需要有更高端的配置来适应发展的脚步，信号发生器目前已是测试设备中最为重要的一类，因此开发它具有实际意义。低频信号发生器是具有简便、安全、精密的特点，而且可以创造方波、正弦波和三角波的电子仪器。

2 方案设计

2.1　设计任务

随着集成电路技术的发展，集成电路已被广泛用于波形发生器电路中，并给出了可产生正弦波，三角波，方波的专用集成电路。学习了解集成运算放大器的操作流程和该类型放大器在波形发生器中的具体操作方法，集成运算放大器形成整体电路的常用方式，并且了解电路的具体操作流程以及实践能力等。

这样的设计制作出的低频信号发生器可以产生多种波形，设计方案如下：

1．设计内容：正弦波，方波，三角波函数发生器的设计。

2．基本要求：

1） 信号发生器生成频率应保持在 1 Hz ~ 10 Hz，10 Hz ~ 100 Hz。

2）输出电压情况：方波Vp-p≤24V；三角波Vp-p=8V；正弦波Vp-pgt;1V。

3）波形特点：第一种trlt;30μs；另外的也较小；正弦波的非线性失真系数lt;5%。

2.2　方案选择

此论文函数波形发生器可以产生以下三类：正弦波、方波、三角波。形成各种波形的方案很多。本次制作方案采用了最先形成方波以及三角波，然后在此基础上再形成正弦波的操作模式。

该系统电路原理图如图2-1所示。

3 电路设计

3.1　方波—三角波产生电路

图3-1电路能产生方波与三角波信号。

3.1.1　比较器电路原理

图 3-1 所示的电路可以自动生成一个方波-三角波信号。并且各个部分之间相互配合，实现了完美的协调，构成统一的整体。迟滞比较器的U_i来自积分器的输出，通过电阻R₂接运放的同相输入端。迟滞比较器的U_R接地，采用R₁接运放的反相输入端。输出的U_o1的高电平与 V_CC相等，低电平与-V_EE相等。当U =U_-=0时，比较器反向运行，输出的U_o1经由之前的 V_CC变化为-V_EE；抑或是产生与之相反的情况。

假如U_o1= V_CC，通过分析叠加原理知：

由于U_R=0，所以比较器翻转的下限电位U_TH2应该是：

假如U_o1=-V_EE，通过叠加原理可论证：

因此以上所得到的结论经过分析就是：

比较器的门限宽度ΔU_TH为：

根据上述的计算能够得出迟滞比较器的电压传输特性，具体见下图。

3.1.2　积分电路原理

运算放大设备A₂是反相积分器，A₁的输出信号U_o1就是A₂的输入信号，作用在反相输入端，积分电路的原理其实就是在反相放大器的反馈支路中，将反馈电阻换成电容C。

根据理想状态下集成运算放大器的两个条件：

1．开环(差模)增益A=U_o/(V －V_-)为无穷大，V 和V_-为运算放大器同相端与反相端输入电压。开环差模输入电阻r_i为无限值。所以能够得到下述结论：

1）(V －V_-)=V_o/A=0即V =V_-； 2）i=i =i_-=0。

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