第一篇：測控暑期實習報告--組合函數信號發生器

分類號

密級

中國地質大學（北京）

本 科 實習報 告

題

目

組合函數信號發生器

及波形巡回切換電路的設計與實現

學生姓名

學

號

學生姓名

學

號

院（系）地球物理與信息技術學院 專

業

測控技術與儀器

二零一四 年

七月

中國地質大學（北京）2013年本科實習報告

摘 要

該次實習主要包括運用TL074運算放大電路組成信號發生器產生方波三角波轉正弦波，鋸齒波轉換階梯波，以及應用555和計數器74LS161組成時序電路實現以上四種波的巡回切換輸出，同時對調幅波進行調幅輸出。此次實習很好的讓我們運用了本學期所所學的數電模電的知識，以及對于仿真軟件的運用能力，是很好的鍛煉機會。既可以加深集成運算放大器理論知識的理解，又可以提高動手能力和兩個人的協同合作能力，讓我們在加深了我們對自己專業的了解的同時更重要的是學會合作，如何合理的分配工作。

關鍵詞： 仿真； 調制與解調； 集成運放； 自動切換； 焊接

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ABSTRACT

This practice mainly include use TL074 operation amplifier circuit of signal generator to generate square wave triangle wave sine wave, sawtooth wave transformation staircase, and application of 555 and the counter 74LS161 sequential circuits to realize the above four wave circuit switch output, at the same time to amplitude modulation amplitude modulation wave output.The practice good let us to use what they have learned in this semester the number of electric electrical knowledge, and the simulation software using ability, is good exercise.This task can deepen the understanding of integrated operational amplifier theory knowledge, and can improve the beginning ability and the cooperation ability of two people, let us in deepening our understanding of his professional at the same time, more important is to learn to cooperate, how to reasonable distribution of work.Key words:

Emulate;Modulation and demodulation;Op-amp integrated;Automatic

switchover;Soldering 2

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目 錄 實習任務及要求.......................................4

1.1 實習任務...................................................4 1.2 技術指標...................................................4 1.3 工作流程...................................................4 1.4 設計提示...................................................4 設計的基本過程與方案.................................6

2.1方波-三角波產生電路.........................................6 2,2正弦波產生電路..............................................8 2.3鋸齒波產生電路.............................................10 2.4階梯波產生電路.............................................12 2.5調幅電路...................................................14 2.6準時序產生2s，3s的波形自動循環控制電路....................20 2.7電源轉換電路...............................................22 實習日志.............................................23 實習體會與建議.......................................24 5 參考文獻.............................................25 3

中國地質大學（北京）2013年本科實習報告 實習任務及要求

１.1 實習任務：

完成組合函數信號發生器的硬件制作。其中組合波形包括：正弦波、鋸齒波、方波、階梯波、調幅波。并對上述的的四種波形進行巡回切換輸出；對調幅波進行變頻輸出，分別在示波器上進行觀測。

1.2 技術指標：

基本部分

1、正弦波、鋸齒波、方波、階梯波的頻率均為1000 Hz，頻率穩定度為100ppm。

2、輸出信號的峰峰值為2V，幅度失穩度、波形失真度均小于1%。

3、在一個周期內，階梯波的階梯不小于3個。

4、每種波形的巡回切換時間間隔為2 S。

5、調幅波的包絡線頻率為200 Hz，載波頻率為10000 Hz。

發揮部分

對調幅包絡線進行變頻循環輸出，頻點為100Hz，150Hz、200Hz，循環時間間隔為3S。

1.3 工作流程

1）調研、查找并收集資料； 2）畫出原理框圖；

3）單元電路設計與計算； 5）列元器件明細表； 6）電路焊接與調試； 7）撰寫設計報告。

1.4 設計提示

電路主要由五個模塊組成，包括DC-DC電路、信號產生電路、基準時序產生電路、波形自動循環控制電路、調幅電路。其原理框圖如圖1。

各模塊功能如下：

1）DC-DC電路。實驗室所能提供的供電電壓為±12V，而數字電路工作電壓為±5V。因而，可用7805和7905實現±5V的工作電壓。若需使用±8V，可用7808和7908實現。

2）信號產生電路。主要分為：方波-三角波產生電路，低通濾波電路，鋸齒波產生電路。可以由積分器和比較器同時產生三角波和方波，其中比較器起電子開關的作用，將恒定的正負極性的電位交替地反饋至積分器而得到三角波。三角波經低通后可產生正弦波。鋸齒波通過比較運算后可得到階梯波。

3）調幅電路。采用10KHz載波信號進行AM調制，對調幅波的包絡線進行變頻循環輸出，頻點為100Hz，150Hz，200Hz。

4）基準時序產生電路。循環的時間基準由此電路實現。

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5）波形自動循環控制電路。要求方波、正弦波、鋸齒波、階梯波等均能夠自動循環輸出，且每種波形顯示時間為2S；調幅波能夠自動變幅循環輸出，各調幅波顯示時間為3S。

圖1 組合函數信號發生器及波形巡回切換電路原理框圖

中國地質大學（北京）2013年本科實習報告 設計的基本過程與方案

2.1 方波-三角波產生電路

2.1.1 實驗原理

如將滯回比較器和積分器首尾相接形成反饋的閉環系統，則比較器輸出方波經積分器積分后可得到三角波，三角波又經觸發器自動翻轉形成方波，這樣即構成了方波-三角波發生器。圖中運用了TL074組成的運放積分電路。

方波-三角波產生電路可由積分器和比較器同時產生三角波和方波。

2.1.2 實驗數據及計算

電路震蕩頻率：f=

R1

4R2(R5?R6)C

1方波幅值：U’om=Uz

2.1.3 實驗原理圖

圖2-1方波-三角波發生電路

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其中，R9控制方波的幅度，R8控制方波三角波的頻率，R11控制三角波的幅度，實際可調。

2.1.4 方波三角波的電路仿真

圖2-2仿真得到的方波-三角波發生圖

2.1.5 故障問題及解決辦法

①波形嚴重失真；

②幅度峰值大于2V且振蕩頻率大于1KHz。

解決辦法：①穩壓二極管忘記接地達不到穩壓目的，接地后解決。②更換電阻阻值，用滑動變阻器替換固定電阻調整阻值。在輸出端接上滑動變阻器控制幅度。

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2.2 正弦波產生電路

2.2.1 實驗原理

將發生的三角波經過一個一階低通濾波電路，如圖2-3所示，則三角波經低通濾波后可產生正弦波。圖中運用了TL074及電容和電阻共同構成了低通濾波器。

2.2.2 實驗數據及計算

通帶放大倍數Aup=1+R7特征頻率fo=

R5 2?RCAup2當f=fo時，Au=故通帶截止頻率fp=fo。

2.2.3 實驗原理圖

圖2-3方波-三角波-正弦波發生電路

其中，R11控制正弦波的幅度，實際可調。

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2.2.4 方波-三角波-正弦波及正弦波單獨的電路仿真

圖2-4仿真得到的方波-三角波-正弦波發生圖

圖2-5仿真得到的正弦波發生圖

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2.2.5 故障問題及解決辦法

①不出現波形；

②幅度峰值大于2V且振蕩頻率大于1KHz。

解決辦法：①低通濾波電路接錯了輸入口，從R1后方接出了，更改后正常。②更換電阻阻值，用滑動變阻器替換固定電阻調整阻值。在輸出端接上滑動變阻器控制幅度。

2.3 鋸齒波產生電路

2.3.1 實驗原理

鋸齒波產生電路可在方波發生器和積分器之間加上兩個二極管以及滑動變阻器來實現，滑動變阻器可用來調節占空比。

積分電路正向積分的時間常數遠大于反向積分的時間常數，或者反向積分的時間常數遠大于正向積分的時間常數，那么輸出電壓上升和下降的斜率相差很多，就可以獲得鋸齒波。利用二極管的單向導電性使積分電路兩個方向的積分通路不同，就可以得到鋸齒波發生電路。

2.3.2 實驗數據及計算

根據三角波發生電路振蕩周期的計算方法，可得出上升時間和下降時間，分別為

2R8R2C1 T1=t1-t0?R3?R5T2=t2-t1? 2R8(R2?R3)C1

R3?R4所以振蕩周期： 2R8(2R2?R3)C1T=

R3?R4占空比：T1T=

R2

2R2?R3

調整R1和R2的阻值可以改變鋸齒波的幅值；調整滑動變阻器滑動端的位置，可以改變占空比以及鋸齒波上升和下降的斜率

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2.3.3 實驗原理圖：

圖2-6鋸齒波發生電路

2.3.4 鋸齒波電路仿真

圖2-7仿真得到的鋸齒波發生圖

2.3.5 故障問題及解決辦法

①無波形產生；

②周期偏小，調節阻值發現幅度不隨之發生改變；

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③鋸齒波有失真，表現為占空比不合理，直線部分不是很陡。

解決辦法：①檢查電路連線，看是否有短路或斷路；②改變R2及R7可以在不影響幅度的情況下改變其周期；③在輸出端接電阻跟電容可調節失真。

2.4 階梯波產生電路

2.4.1 實驗原理

階梯波產生電路可由比較及加法運算電路來實現。

設置三個單限比較器，設置三個比較電壓，可使鋸齒波斜率比較大的那條線上發生三次電壓跳變，從而產生三個方波，再通過同相比例加法運算電路使它們疊加，從而產生階梯波。

2.4.2 實驗數據及計算

階梯波的周期由輸入的鋸齒波周期決定：

2R8(2R2?R3)C1T=

R3?R4

2.4.3 實驗原理圖：

圖2-8鋸齒波發生電路

2.4.4 鋸齒波-階梯波及階梯波單獨的電路仿真

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圖2-9仿真得到的鋸齒波-階梯波發生圖

圖2-10仿真得到的階梯波發生圖

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2.4.5 故障問題及解決辦法

①只出現兩個臺階； ②臺階長度不一且失真；

解決辦法：①以地線為基準，測出鋸齒波的幅度。切忌以鋸齒波的最低點作為零點電壓來計算閾值電壓，至少確定四個閾值電壓。②以鋸齒波的幅度等分至少四段電壓，以分段電壓來確定電阻的比值。

2.5 調幅電路

2.5.1 實驗原理

調幅電路主要由載波信號發生電路和調制信號產生電路兩部分組成。載波信號是10KHz的正弦波信號，故可由RC橋式正弦波振蕩電路產生；調制信號分別為100Hz、150Hz、200Hz的正弦波信號，故可由方波-三角波-正弦波電路產生。將產生的載波信號和調制信號通過乘法器運算便可得到振幅調制信號。

2.5.2 實驗數據及計算

電路振蕩頻率f10?2πRC

起振的振幅條件：2?Rf Ri調整反饋電阻Rw，使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負反饋太強，應加大滑變。如波形失真嚴重，則應適當減小滑變大小。

2.5.3 實驗原理圖

分別為載波信號發生電路以及可調的三頻率調制信號產生電路，以及兩者通過乘法器后得到的總電路。

①載波信號發生電路

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圖2-11載波信號發生電路

②調制信號產生電路

圖2-12調制信號產生電路

斷連成組的開關可以分別切換成100Hz，150Hz，200Hz的調制信號產生電路。

③載波信號與調制信號經過乘法器的總電路

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圖2-13載波信號與調制信號經過乘法器的總電路

③乘法器的電路

將產生的載波信號和調制信號通過乘法器運算便可得到振幅調制信號。乘法器是由MC1496芯片及一些電容、電阻共同連接而成。

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圖2-14 乘法器總電路

2.5.4 載波信號與調制信號電路仿真

①載波信號電路仿真

圖2-15仿真得到的載波信號

②100Hz調制信號電路仿真

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圖2-16仿真得到的200Hz調制信號

③150Hz調制信號電路仿真

圖2-17仿真得到的400Hz調制信號

④200Hz調制信號電路仿真

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圖2-18仿真得到的600Hz調制信號

⑤載波信號與調制信號經過乘法器的總電路仿真

圖2-19仿真得到的載波信號與調制信號經過乘法器的結果

2.5.5 故障問題及解決辦法

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①在調試過程中，發現由計算的理論值焊上電路板后，示波器上無法顯示正弦波；

②出現頂部或者底部失真； ③波形不穩，抖動。

解決辦法：①負反饋太強，此時應加大等效電阻，即反饋電阻的阻值。②波形嚴重失真，應適當減小反饋電阻。③利用萬用表檢查電源，確定電源是否穩定；檢查電路，確定是否存在虛焊。

2.6 準時序產生2s，3s的波形自動循環控制電路

2.6.1 實驗原理

利用NE555產生周期為7.8ms的脈沖電路，再利用兩片74LS161將周期放大256倍，然后接入四進制計數器，其中QA、QB作為模擬開關CD4052 A、B的輸入，555的輸出端口與74161的CLK相連，同時Q0、Q1用7ALSOO與非門輸出到LD’端口，將方波，正弦波，鋸齒波和階梯波分別接到模擬開關上，以達到四個波形周期為2s的自動循環效果。

3s循環電路原理類似，模擬開關直接接入調制電路中，使其3秒自動切換一種赫茲的電路顯示。

2.6.2 實驗原理圖：

圖2-20 2s電路波形自動循環控制電路

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圖2-21 3s電路波形自動循環控制電路

2.6.3 波形自動循環控制電路仿真

由于軟件時間問題，電路仿真將電路中的電容縮小了一千倍，便于觀察仿真波形

圖2-22仿真得到的2s電路輸出脈沖圖

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圖2-23仿真得到的3s電路輸出脈沖圖

2.6.4 故障問題及解決辦法

①波形不進行循環

解決辦法：①5V的變壓器與芯片焊接不牢沒有通路。

2.7 電源轉換電路

運用7805和7905將實驗室的12v電壓轉化為數字電路中所用的5v電壓

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三、實習日志

3.1 第一周：

6月27日（星期五）老師布置實習任務要求，提示實習思路，規定實習要求 6月29日（星期日）分組并領取工具

6月30日（星期一）查閱相關資料設計所需電路及仿真，設計出了方波-三角波轉正弦波電路

7月1日（星期二）設計鋸齒波--階梯波電路 7月2日（星期三）焊接方波-三角波-正弦波電路

7月3日（星期四）設計仿真載波和調幅波電路歷盡千辛萬苦終于仿真出來了 7月4日（星期五）焊接鋸齒波和階梯波

7月5日（星期六）——7月6日（星期日）焊接載波和調幅波

3.2 第二周：

7月7日（星期一）——7月9日（星期三）焊接2s，3s兩個的時序電路 ,及檢查上部分電路中出現的問題

7月10日（星期四）——7月11日（星期五）焊接100Hz，150Hz，200Hz三種 頻率的調制電路

7月12日（星期六）檢查時序電路中的問題 7月13日（星期日）焊接乘法器 寫

3.3 第三周

7月14（星期一）——7月15日（星期二）檢查線路問題，最終決定重新再來 7月16（星期三）——7月17日（星期四）加班加點重走以上的路線 7月18（星期五）檢查整體電路 完善、實習報告的撰寫

7月19（星期六）——7月20日（星期天）調幅波、載波部分的再次檢測，以實現乘法器的作用

3.4 第四周

7月21（星期一）再次檢查整體線路，完善更新實習報告

中國地質大學（北京）2013年本科實習報告 實習體會與建議

4.1 實習體會

4.1.1

這次小學期實習讓我學習到了很多，也明白了很多，理論就是理論如果不能作用到實際中那和空紙談兵有什么區別，沒有實際的用處。而這次實習就是一次理論轉化為實踐的過程。

其實我們就做了仿真電路，畫原理圖在將其焊接在電路板上，并用示波器測試這三件，看似簡單的事情做起來確實費不少力氣的事情。這不僅需要心靈手巧，更需要的是信心和耐心。開始的時候總以為自己的動手能力很強，焊接電路基本是小意思，也沒當回事。但當開始焊接工作之后才發現自己的動動手能力和思維根本跟不上，信心一天下來就不剩什么了就開始討厭做這件事，每次焊接都帶著情緒，這樣反而越來越沒效率，有時真的想就這樣算了老師只要給個及格就行。不過自己還是挺過來了，這就是我這段時間的工作，如果不拿出點成果怎么對的起自己。最后還是硬著頭皮完成了這個任務。

回想起這段時間自己真是沒少受罪無論是身體上還是精神上的，每當焊接不出電路或是不出波形這一天都過的沒什么意思。不過當調出波形之后，心情會特別激動。也許這正像老師所說的我正在享受焊電路板給我帶來的樂趣。

實習的過程中不是所有的事情都是那么的順心如意，焊電路板是件檢查耐心與細心能力的事，一個不小心少焊一個或多焊一個電阻，一端沒有接地，就可能造成意想不到的結果。所以焊電路板要靜下心來仔細認真心無旁物的去做這件事。有次一個線路短路問題，就可以讓我們變得寢食難安，檢查不出錯誤又沒有正確的結果出現。經過嚴密的深思的檢查終于發現了問題的根源，原來輸出段的排線孔和排線針之間虛焊了，看似簡單的問題卻很嚴重，所以以后在焊接時一定要注意虛焊的問題。還有在檢測波形時我們總是喜歡用看似高大上的數字示波器，但是讓我們沒有想到的是調幅波在它上面不能直接顯示。我們一味的要去尋找那幾個包絡線卻忽視了最普通的問題。這也是一次實踐教訓吧！這只能說我們的經驗還是很欠缺。希望在以后能夠多多觀察，多去看看別人怎么做，多多動手，更要勤動手。

總體來說，這真是一次有意義的實習，感謝老師的細心教導，感謝學姐學長的不厭其煩的指教，更要感謝隊友的默默支持和鼓勵。雖然被烙鐵燙過，雖然有過幾天都不想招惹任何人，雖然有時絞盡腦汁示波器上還是一條可測的直流電的結果，雖然看著別的同學一個個先自己而回家自己多少有點著急和焦慮，不過那都是回憶了現在我能想到的是自己調出了幾條波，和搭檔默契的合作，前一秒什么都沒有后一秒全都出現在示波器上的驚喜與快樂，這即是一種鍛煉也是一種成長。這么短的幾天里好似經過了漫長的時間，一會高興，一會又像跌入深谷心情郁悶至極。在焊電路板的時間里心情就跟北京的天氣一樣，沒人知道下一秒等待你的是什么。估計也是恨到極點就喜歡了吧！雖然我們焊了很多次，雖然我們通宵達旦，自己累的都覺得只能靠潛意思在工作，但我覺得這是一次很值得的實踐課！

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4.1.2 這次實習是第一次自設計電路，剛開始時，到網上搜到了許多電路，可都不符合要求，最終還是找到了往屆的電路，本以為電路圖，原理功能都已經找到了，只要按步驟來就會很容易的焊出要求的電路板，于是我找齊了器件，畫好了原理圖，就開始開工了，但由于沒有焊電路板和布線的豐富經驗，訓練也不足，雖然自己很受打擊的焊完第一塊，但是最后什么結果都沒有，查了一遍電路，也許是因為自己弄的原因也找不出毛病在哪，真的是非常痛苦非常折磨啊，于是干脆心一狠，這次和同組的胡同學一起焊，吸取了上次的教訓，不能再閉門造車，這次要取百家之長，于是我先去實驗室看了一下已經弄好的同學的電路板，看他們的布線和版面布局，然后又聽了老師很多在第一塊失敗的電路板出現的問題。經過老師詳解我知道了一般布線是在電路板正面只有布不下的時候才會在背面布線，而我上次就全在背面布線，到時整個電路線路十分混亂也不易于檢查，于是這個決定在正面布線，然后我們倆畫好了實物鏈路連接圖，一切就緒，就差開始動工了！

由于第一次的失敗，很受打擊所以這次電線的連接和焊接就交給了比我細心的毛同學來完成，我則負責對電路的時時檢查和改進意見，檢查了一周時間終于完成了，可是我們開始檢測，換了555計時器可以出現結果，于是確定毛病出現在555上，我們用萬用表檢查了555功能，果然是引腳電路有問題，于是我們進行了測試，將555插槽換下，重新介入新的插槽，終于這個問題解決了！

可當天下午我們的鋸齒波忽然又失蹤了，經過分析發現問題出在芯片TL074CN上，于是我們對電線連接做了全面檢查，沒有問題，我懷疑是芯片問題，于是拆下芯片一看，果然在將芯片插入底座是有一個芯片管腳懸空導致一直是高電平輸出，于是重新插入，鋸齒波又重新出現在銀幕上了，真是心情愉悅啊。

焊接電路需要極大的耐心，一般人遠達不到要求，焊接過程中我曾一次次的失去耐心，有的時候就在想踩壞電路板和早點回家之間徘徊。老師極致的想要我們做出波形，乘法器卻總是不出來的樣子，就這樣我們急了，馬上又重新焊了一個乘法器，可還是不出波形，這個時候真是感覺上天都與你作對，但是我和同學反而悄悄就不信這個邪，另找了塊板子又重新焊接了調幅電路，焊接到一半，我忽然發現以前乘法器電路波形好像有點規律，于是換用模擬示波器檢查信號輸出，當我緩慢調整掃描頻率和單位電壓值時，驚奇的發現波形居然早就出來了，于是我欣喜若狂的和同學一起調好了電路減少失真，真是太令人興奮了。

總結來說，焊接電路必須要避免虛焊和錫過多導致的短路，還要多多留心±，否則則全盤皆輸，前功竟棄，實習是一個很好的機會，來磨練自己的意志，我將繼續努力完成任務，克服更多的難關。

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4.2 建議

如果實習的時候可以給點提醒的話，我相信我們會做的更好！

如果可以將各個電路分開焊接會比焊接到一整塊電路版上問題簡單的多，也容易排查錯誤，對于我們的焊接工作也很有益處。

對于電路，芯片等了解不是很透徹，對于電路中出現的現象問題不能快速客觀正確的提出指正，往往會走許多許多彎路才能找到，這是多么痛的領悟啊，希望老師多給點指導性的意見和建議，或有一些指導性的資料也是不錯的嘛!對于芯片的管理和使用要有一些規范或要求。

中國地質大學（北京）2013年本科實習報告 參考文獻

①《模擬電子技術基礎（第三版）》高等教育出版社，編者：童詩白 ②《數字電子技術基礎（第五版）》高等教育出版社，編者：閻石 ③《電路設計與仿真》清華大學出版社，編者：楊欣

第二篇：函數信號發生器課程設計報告.

漳州師范學院 《模擬電子技術》課程設計 函數信號發生器 姓 名： 學 號： 系 別： 專 業： 年 級： 指導教師： 2012年4月3日 函數信號發生器 摘要

利用集成電路LM324設計并實現所需技術參數的各種波形發生電路。根據電壓比較器可以產生方波，方波再繼續經過基本積分電路可產生三角波，三角波經過低通濾波可以產生正弦波。經測試，所設計波形發生電路產生的波形與要求大致相符。

關鍵詞：波形發生器；集成運放；RC 充放電回路；滯回比較器；積分電路 目錄

中文摘要..........................................................錯誤！未定義書簽。1.系統設計........................................................................................4

1.1設計指標................................................................................................................................4 1.2方案論證與比較....................................................................................................................4 2.單元電路設計................................................................................5 2.1方波的設計............................................................................................................................5 2.2三角波的設計........................................................................................................................8 2.3正弦波的設計........................................................................................................................8 3．參數選擇....................................................................................11 3.1方波電路的元件參數選擇...................................................................................................11 4.系統測試......................................................................................11 4.1正弦波波形測試..................................................................................................................11 4.2方波波形測試......................................................................................................................11 4.3三角波波形測試..................................................................................................................12 5．結果分析....................................................................................12

6．工作總結....................................................................................12 7．參考文獻....................................................................................13 8．附錄............................................................................................13 1.系統設計 1.1設計指標 1.1.1 電源特性參數 ①輸入：雙電源 12V ②輸出：正弦波V pp >1V，方波V pp ≈12 V，三角波V pp ≈5V，幅度連續可調，線性失真小。

1.1.2工作頻率

工作頻率范圍：10 HZ～100HZ ,100 HZ～1000HZ 1.2方案論證與比較

1.2.1 方案1：采用集成運放電路設計方案產生要求的波形

主要是應用集成運放LM324，其芯片的內部結構是由4個集成運放所組成的, 通過RC 文氏電橋可產生正弦波，通過滯回比較器能調出方波, 并再次通過積分電路就可以調試出三角波，此電路方案能實現基本要求和擴展總分的功能，電路較簡單，調試方便，是一個優秀的可實現的方案。

1.2.2 方案2：采用集成運放電路設計方案產生要求的波形

主要是應用集成運放LM324, 其芯片的內部結構是由4個集成運放所組成的, 通過電壓比較器可以形成方波, 方波經過積分之后可以形成三角波, 三角波再經過低

通濾波可以形成正弦波, 此電路方案能實現基本要求和擴展總分的功能, 電路較簡單, 調試方便, 相比第一方案, 其操作成功率較低.2.單元電路設計 2.1方波的設計 2.1.1原理圖

2.1.2工作原理

矩形波發生電壓只有兩種狀態, 不是高電平, 就是低電平, 所以電壓比較器是它的重要成分;因為產生振蕩, 就是要求輸出的兩種狀態自動地相互轉換, 所以電路中必須引入反饋, 因為輸出狀態應按一定時間間隔交替變化, 即產生周期性變化, 所以電路中要有延遲環節來確定每種狀態維持的時間.圖所示的矩形波放生電路, 它由反相輸入的滯回比較器和RC 電路組成.RC 回路既作為延遲環節, 又作為反饋網絡, 通過RC 充放電實現輸出狀態的自動轉換.設某一時刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+Ut。Uo 通過R3對電容C 正向充電，反相輸入端電位隨時間t 增長而逐漸升高，當t 趨近于無窮時，Un 趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo 就從+Uz躍變為—Uz，與此同時Up 從+Ut躍變為—Ut。隨后，Uo 又通過R3對電容C 反向充電，或者說放電。反相輸入端電位Un 隨時間t 增長而逐漸降低，當t 趨于無窮時，Un 趨于—Uz ；但是，一旦Un=—Ut, 再稍減小，Uo 就從—Uz 躍變為+Uz，與此同時Up 從—Ut 躍變為+Ut，電容又開始正向充電。上述過程周而復始，電路產生了自激振蕩。

圖2.3滯回比較器的電壓傳輸特性

2.2.2工作原理

積分電路是一種運用較為廣泛的模擬信號運算電路，它是組成各種模擬電子電路的重要基本單元，它不僅可以實現對微分方程的模擬，同時在控制和測量

2.6方波-三角波發生電路波形圖系統中，積分電路也有著廣泛運用，利用其充放電過

程可以實現延時，定時以及各種波形的產生.積分電路還可用于延時和定時。在圖2.3所示三角波發生電路圖中，將方波電壓作為積分運算電路的輸入，在積分運算電路的輸出就得到三角波電壓。.U O 3=-? I C 1 =-U O 2dt C RC ?(式2.10

U O 3=-1 U O 2(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.11 式中 U O 2(t 0 為初始狀態時的輸出電壓。設初始狀態時U O 2正好從-U Z 躍變為 +U Z，則式2.10應寫成 U O 3=-1 U Z(t 1-t 0+U O 2(t 0(R 4+R W C(式2.12 積分電路反向積分, U O 2隨時間的增長線性下降，根據圖2.4所示電壓傳輸特性，一旦U O 2=U T-，再稍減小，U O 2將從+U Z 躍變為-U Z。使得式2.10變為

U O 3=-1 U Z(t 2-t 1+U O 2(t 1(R 4+R W C(式2.13 為 U O 2(t 1

U O 2 產生躍變時的輸出電壓。積分電路正向積分，U O 2 隨時間的增

長線性增大，根據圖2.3的電壓傳輸特性，一旦U O 2=U T +，再稍增大, U O 2將從-U Z 躍變為+U Z，回到初態，積分電路又開始反向積分。

2.3正弦波的設計

2.3.1工作原理

采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。圖中采用的是簡單的二階低通濾波電路，與同相輸入端電路類似，增加RC 環節，可以使濾波器的過渡帶變窄，衰減斜率的值加大，電路如圖所示。

輸出三角波。三角波再經R10、C1積分網絡，輸出近似的正弦波。總的原理圖

4C 3．參數選擇

3.1方波電路的元件參數選擇 3.2.1 穩壓管

由于要求方波輸出電壓約等于12V，所以采用的穩壓管的穩壓約等于6V，所以應采用6.2V 的穩壓管兩支。

電容

庫房里可以提供0.1uF 的電容，所以電路里都采用0.1uF 的電容，電阻

頻率范圍是10HZ ～100HZ ,100HZ～1000HZ, 根據公式f=R2/(4*R1*R3*C取 R1=2K R2=5K R3=100 RW1=5K Rw2=100K

經過公式計算后得到接近的電阻阻值，再把數據代入到仿真軟件進行仿真調整，得到正確的波形圖和數值。

4.系統測試 4.1方波波形測試

由于在電路圖中方波的幅值約等于+12V，所以只要電路沒有出現問題，阻值選擇合適，那么波形就可以出來。

4.2三角波波形測試

同樣保持電路完整，接入電源，通過調節RW1可改變三角波伏值及頻率，通過調整RW2使電路的周期發生變化，同時頻率也發生變化。

4.3正弦波波形測試

將電源電路接入變壓器使雙電源輸出 12V，通過調節RW1、RW2可調節正弦波的峰峰值和頻率。

5.結果分析

實驗結果和預先所設定的參數存在一定的誤差，其中跟元器件的選擇參數有關，在電子仿真軟件中的電阻參數在庫房里沒有相吻合的參數，其次在實驗焊接過程中也可導致誤差，庫房所提供的電阻其本身誤差較大，綜合各方面的考慮，實驗結果的誤差不可避免，而制作出來的電路板所能出現的波形，在一定程度上會出現失真現象。

6.工作總結

在這次課程設計中，我學會了怎樣去根據課題的要求去設計電路和調試電路。動手能力得到很大的提高。從中我發現自己并不能很好的熟練去使用我所學到的模電知識。在以后學習中我要加強對使用電路的設計和選用能力。但由于電路比較簡

單、定型，而不是真實的生產、科研任務，所以我們基本上能有章可循，完成起來并不困難。把過去熟悉的定型分析、定量計算逐步，元器件選擇等手段結合起來，掌握工程設計的步驟和方法，了解科學實驗的程序和實施方法。這對今后從事技術工作無疑是個啟蒙訓練。通過這種綜合訓練，我們可以掌握電路設計的基本方法，提高動手組織實驗的基本技能，培養分析解決電路問題的實際本領，為以后畢業設計和從事電子實驗實際工作打下基礎。

在實驗過程中收益最大的就是懂得如何去調試電路，查找電路的缺陷和看PCB 圖，通過自己動手更能對電路有更深刻的了解。

7.參考文獻 元件清單表 附錄1 器件清單

附錄2 原理圖

4C 附錄3 電子仿真 3.1輸出方波電路的仿真 圖 輸出方波電路的仿真 3.2方波—三角波電路的仿真

3.3 正弦波電路的仿真 16 17

第三篇：函數信號發生器設計

函數信號發生器設計設計任務與要求

⑴ 設計并制作能產生正弦波、矩形波（方波）和三角波（鋸齒波）的函數發生器，本信號發生器可以考慮用專用集成芯片（如5G8038等）為核心實現。⑵ 信號頻率范圍： 1Hz∽100kHz；

⑶ 頻率控制方式：

① 手控通過改變RC參數實現；

② 鍵控通過改變控制電壓實現；

③ 為能方便地實現頻率調節，建議將頻率分檔；

⑷ 輸出波形要求

① 方波上升沿和下降沿時間不得超過200nS，占空比在48%∽50%之間；② 非線性誤差≤2%；

③ 正弦波諧波失真度≤2%；

⑸ 輸出信號幅度范圍：0∽20V；

⑹ 信號源輸出阻抗：≤1Ω；

⑺ 應具有輸出過載保護功能；

⑻ 具有數字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能。

第四篇：函數信號發生器論文

函數信號發生器的設計與制作

系別：電子工程系 專業：應用電子技術 屆：XX屆 姓名：XXX 摘 要

本系統以ICL8038集成塊為核心器件，制作一種函數信號發生器，制作成本較低。適合學生學習電子技術測量使用。ICL8038是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路，只需要個別的外部元件就能產生從0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號。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制信號輸入端，所以可以用來對低頻信號進行頻率調制。

關鍵詞 ICL8038，波形，原理圖，常用接法

一、概述

在電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術領域，經常需要用到各種各樣的信號波形發生器。隨著集成電路的迅速發展，用集成電路可很方便地構成各種信號波形發生器。用集成電路實現的信號波形發生器與其它信號波形發生器相比，其波形質量、幅度和頻率穩定性等性能指標，都有了很大的提高。

二、方案論證與比較

2.1·系統功能分析

本設計的核心問題是信號的控制問題，其中包括信號頻率、信號種類以及信號強度的控制。在設計的過程中，我們綜合考慮了以下三種實現方案：

2.2·方案論證

方案一∶采用傳統的直接頻率合成器。這種方法能實現快速頻率變換，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、混頻和濾波環節，導致直接頻率合成器的結構復雜、體積龐大、成本高，而且容易產生過多的雜散分量，難以達到較高的頻譜純度。

方案二∶采用鎖相環式頻率合成器。利用鎖相環，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，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。但由于鎖相環本身是一個惰性環節，鎖定時間較長，故頻率轉換時間較長。而且，由模擬方法合成的正弦波的參數，如幅度、頻率 相信都很難控制。

方案三：采用8038單片壓控函數發生器，8038可同時產生正弦波、方波和三角波。改變8038的調制電壓，可以實現數控調節，其振蕩范圍為0.001Hz～300KHz。

三、系統工作原理與分析

3.1、ICL8038的應用

ICL8038是精密波形產生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時產生和輸出正弦波、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，輸出信號的頻率范圍可為0.001Hz～300KHz；正弦信號輸出失真度為1%；三角波輸出的線性度小于0.1%；占空比變化范圍為2%～98%；外接電壓可以調制或控制輸出信號的頻率和占空比（不對稱度）；頻率的溫度穩定度（典型值）為120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；對于電源，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內部框圖介紹

函數發生器ICL8038的電路結構如圖虛線框內所示（圖1-1），共有五個組成部分。兩個電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；兩個電壓比較器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觸發器的S端和 端；RS觸發器的狀態輸出端Q和 用來控制開關S，實現對電容C的充、放電；充點電流Is1、Is2的大小由外接電阻決定。當Is1=Is2時，輸出三角波，否則為矩尺波。兩個緩沖放大器用于隔離波形發生電路和負載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠低，以增強帶負載能力；三角波變正弦波電路用于獲得正弦波電壓。

3.3、內部框圖工作原理

★當給函數發生器ICL8038合閘通電時，電容C的電壓為0V，根據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觸發器的，輸出Q=0，；

★使開關S斷開，電流源IS1對電容充電，充電電流為

IS1=I

因充電電流是恒流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性上升。

★當上升為VCC/3時，電壓比較器Ⅱ輸出為高電平，此時RS觸發器的，S=0時，Q和 保持原狀態不變。

★一直到上升到2VCC/3時，使電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變為高電平，此時RS觸發器的 時，Q=1時，導致開關S閉合，電容C開始放電，放電電流為IS2-IS1=I因放電電流是恒流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性下降。

起初，uC的下降雖然使RS觸發的S端從高電平躍變為低電平，但，其輸出不變。

★一直到uC下降到VCC/3時，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變為低電平，此時，Q=0，使得開關S斷開，電容C又開始充電，重復上述過程，周而復始，電路產生了自激振蕩。

由于充電電流與放電電流數值相等，因而電容上電壓為三角波，Q和 為方波，經緩沖放大器輸出。三角波電壓通過三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。

結論：改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調的矩形波和鋸齒波。但是，當輸出不是方波時，輸出也得不到正弦波了。

3.4、方案電路工作原理（見圖1-7）

當外接電容C可由兩個恒流源充電和放電，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的大小可通過外接電阻調節，但必須I2＞I1。當觸發器的輸出為低電平時，恒流源I2斷開，恒流源I1給C充電，它的兩端電壓UC隨時間線性上升，當達到電源電壓的確2/3時，電壓比較器I的輸出電壓發生跳變，使觸發器輸出由低電平變為高電平，恒流源I2接通，由于I2＞I1（設 I2=2I1），I2將加到C上進行反充電，相當于C由一個凈電流I放電，C兩端的電壓UC又轉為直線下降。當它下降到電源電壓的1/3時，電壓比較器Ⅱ輸出電壓便發生跳變，使觸發器輸出為方波，經反相緩沖器由引腳9輸出方波信號。C上的電壓UC，上升與下降時間相等（呈三角形），經電壓跟隨器從引腳3輸出三角波信號。將三角波變為正弦波是經過一個非線性網絡（正弦波變換器）而得以實現，在這個非線性網絡中，當三角波的兩端變為平滑的正弦波，從2腳輸出。

其中K1為輸出頻段選擇波段開關，K2為輸出信號選擇開關，電位器W1為輸出頻率細調電位器，電位器W2調節方波占空比，電位器W3、W4調節正弦波的非線性失真。

圖1-1

3.5、兩個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為頻率調節（簡稱為調頻）電壓輸入端，電路的振蕩頻率與調頻電壓成正比。引腳7輸出調頻偏置電壓，數值是引腳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最常見的兩種基本接法，矩形波輸出端為集電極開路形式，需外接電阻RL至+VCC。在圖(a)所示電路中，RA和RB可分別獨立調整。在圖(b)所示電路中，通過改變電位器RW滑動的位置來調整RA和RB的數值。

圖1-5

當RA=RB時，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RA≠RB時，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%時各輸出端的波形圖。根據ICL8038內部電路和外接電阻可以推導出占空比的表達式為

故RA<2RB。

為了進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可調節的頻率范圍為20HZ20~KHZ。V8還可以由7腳提供固定電位，此時輸出頻率f0僅有Ra、Rb及10腳電容決定，Vcc采用雙對電源供電時，輸出波形的直流電平為零，采用單對電源供電時，輸出波形的直流電平為Vcc/2。兩個100kΩ的電位器和兩個10kΩ電阻所組成的電路，調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，調整RW2可使電路振蕩頻率最大值與最小值之比達到100:1。在引腳8與引腳6之間直接加輸入電壓調節振蕩頻率，最高頻率與最低頻率之差可達1000:1。

3.7、實際線路分析

可在輸出增加一塊LF35雙運放，作為波形放大與阻抗變換，根據所選擇的電路元器件值，本電路的輸出頻率范圍約10HZ～20KHZ；幅度調節范圍：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，還可改變三檔電容的值。

圖1-6

表 1-1 ISL8038管腳功能

管 腳 符 號 功 能

1，12 SINADJ1，SINADJ2 正弦波波形調整端。通常SINADJ1開路或接直流電壓，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 輸出信號重復頻率和占空比（或波形不對稱度）調節端。通常DFADJ1端接電阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改變阻值可調節頻率和占空比。V+ 正電源 FMBIAS 調頻工作的直流偏置電壓FMIN 調頻電壓輸入端SQOUT 方波輸出 C 外接電容到V-端，用以調節輸出信號的頻率與占空比V-負電源端或地

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，對照原理圖和印刷電路板的元件而進行元件的焊接。可根據自己的習慣并遵循合理的原則，將面板上的元器件安排好，盡量使連接線長度減少，變壓器遠離輸出端。再通電源進行調試，調整分立元件振蕩電路放大元件的工作點，使之處于放大狀態，并滿足振幅起振條件。仔細檢查反饋條件，使之滿足正反饋條件，從而滿足相位起振條件。

制作完成后，應對整機進行調試。先測量電源支流電壓，確保無誤后，插上集成快，裝好連接線。可以用示波器觀察波形發出的相應變化，幅度的大小和頻率可以通過示波器讀出。

五、系統測試及誤差分析

5.1、測試儀器

雙蹤示波器 YB4325(20MHz)、萬用表。

5.2、測試數據

基本波形的頻率測量結果

頻率/KHz

正弦波 預置 0.01 0.02 2 20 50 100

實測 0.0095 0.0196 2.0003 20.0038 50.00096 100.193 方波 預置 0.01 0.02 2 20 50

實測 0.095 0.0197 1.0002 2.0004 20.0038 三角波 預置 0.01 0.02 1 2 20 100

實測 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。調節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，在6腳和11腳之間接兩個100K電位器就可以了。

輸出方波不對稱，改變RW3阻值來調節頻率與占空比，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，調節RW3可使波形對稱。

沒有振蕩。是10腳與11腳短接了，斷開就可以了

產生波形失真，有可能是電容管腳太長引起信號干擾，把管腳剪短就可以解決此問題。也有可能是因為2030功率太大發熱導致波形失真，加裝上散熱片就可以了。

5.4、調試結果分析

輸出正弦波不失真頻率。由于后級運放上升速率的限制，高頻正弦波（f>70KHz）產生失真。輸出可實現0.2V步進，峰-峰值擴展至0～26V。

圖1-2

圖 1?7

六、結論

通過本篇論文的設計，使我們對ICL8038的工作原理有了本質的理解，掌握了ICL8038的引腳功能、工作波形等內部構造及其工作原理。利用ICL8038制作出來的函數發生器具有線路簡單，調試方便，功能完備。可輸出正弦波、方波、三角波，輸出波形穩定清晰，信號質量好，精度高。系統輸出頻率范圍較寬且經濟實用。

七、參考文獻

【1】謝自美《電子線路設計.實驗.測試（第三版）》武漢：華中科技大學出版社。2000年7月

【2】楊幫文《新型集成器件家用電路》北京：電子工業出版社，2002.8

【3】第二屆全國大學生電子設計競賽組委會。全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編。北京：北京理工大學出版社，1997.【4】李炎清《畢業論文寫作與范例》廈門：廈門大學出版社。2006.10

【5】潭博學、苗江靜《集成電路原理及應用》北京：電子工業出版社。2003.9 【6】陳梓城《家用電子電路設計與調試》北京：中國電力出版社。2006

第五篇：函數信號發生器設計任務書

目錄

一、設計的任務和要求............................................................................二、已知條件...................................................................三、函數發生器的具體方案...................................................................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、電路的參數選擇與仿真.................................................................五、實驗結果分析..............................................................附錄:電

路

原

理

和

元

器

件

列表..........................................................................................一． 設計的任務和要求

1.設計任務

設計方波—三角波—正弦波函數信號發生器 2.設計目的

（1）鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運用本課程所學知識的能力。

（2）培養根據課題需要選學參考書籍,查閱手冊、圖表和文獻資料的自學能力。通過獨立思考，深入鉆研有關問題，學會自己分析并解決問題的方法。

（3）通過電路方案的分析、論證和比較，設計計算和選取元器件；初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設計方法。

（4）了解與課題有關的電子電路以及元器件的工程技術規范，能按設計任務書的要求，完成設計任務，編寫設計說明書，正確地反映設計與實驗的成果，正確地繪制電路圖等。

（5）培養嚴肅、認真的工作作風和科學態度。

3.性能指標要求

（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THD<2%，正弦波失真系數THD<5%。

二、已知條件：

雙運放358一只、三極管3DG6四只（β約為60）

三、函數發生器的具體方案

1.總的原理框圖及總方案

圖1 函數信號發生器原理圖

多波形信號發生器方框圖如圖1所示。

本課題采用由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數發生器的設計方法。并采用先產生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設計方法：

由比較器和積分器組成方波—三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。設計差分放大器時，傳輸特性曲線要對稱、線性區要窄，輸入的三角波的的幅度Um應正好使晶體管接近飽和區或截止區。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---三角波轉換電路的工作原理

圖2 方波-三角波轉換電路

圖2為方波-三角波轉換電路，其中運算放大器用雙運放uA741。

工作原理如下：

若a點斷開，運算發大器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。運放A2（右）與R4、RP2、C2及R5組成反相積分器，其輸入信號為方波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UO1??VCC時，UO2? 當UO1??VEE時，UO2?由此可見積分器在輸入為方波時，輸出是一個上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關系如下圖3所示

圖3 方波--三角波波形關系

若a點閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環電路，則自動產生方波-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論：

1.電位器RP2在調整方波-三角波的輸出頻率時，不會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實現頻率微調。

2.方波的輸出幅度應等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應不超過電源電壓+Vcc。電位器RP1可實現幅度微調，但會影響方波-三角波的頻率。

2.2 三角波—正弦波轉換電路工作原理

圖4 三角波—正弦波轉換電路

圖（4）為實現三角波—正弦波變換的電路。其中Rp3調節三角波的幅度，Rp4調整電路的對稱性，其并聯電阻RE2用來減小差分放大器的線性區。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—溫度的電壓當量，當室溫為25℃時，UT≈26mV。

如果Uid為三角波，設表達式為

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）傳輸特性曲線越對稱，線性區越窄越好；

（2）三角波的幅度Um應正好使晶體管接近飽和區或截止區。

3.總電路圖

整個設計電路如圖6所示：

圖6 方波—三角波—正弦波函數信號發生器

四、電路的參數選擇與電路仿真

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為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。

Multisim 7通過直觀的電路圖捕捉環境, 輕松設計電路；通過交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為；借助高級電路分析, 理解基本設計特征；本課題使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路行為進行仿真。

1.方波--三角波部分

參數選擇：取才C2=0.47μ

F，C2的取值很重要，按照你電阻的值，要取相應的值，取值不對，會直接影響到你波形輸出與否。

調節RP1和RP2，微調Rp1，使三角波的輸出幅度滿足設計要求，調節Rp2，則輸出頻率在對應波段內連續可變。

方波-三角波電路的仿真：

在Multisim 7中按方波-三角波轉換電路圖（圖2）接線。調節Rp1和Rp2到設定值，檢查無誤后，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-三角波轉換電路圖（圖4）接線。保證參數正確，檢查無誤后，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—正弦波函數發生器仿真電路圖如下：

圖9 方波—三角波—正弦波函數發生器仿真電路圖

五、實驗結果分析

方波—三角波—正弦波函數發生器電路是分成兩個部分來做的，先做方波—三角波產生電路，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—三角波產生電路中的C1其實可以去掉不要的，如果要用的話，取值要比較小，這樣才不會影響電路。我的RP2的阻值是200Ω，開始設置的C2是0.1μF，但是總是出不來波形，后來老師說，C2的值太小了。經過我多次的試驗，發現0.47μF是最為合適的。最后還要調節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開始設的值是3.3KΩ，然后仿真就是沒有波形出來，問了同學，研究了一會兒，也才知道，R6的阻值必須要大于5KΩ，這樣之后才有波形出來了。最后還是一樣的，調節Rb1,，測試頻率范圍。

最后當兩張圖連在一起之后，不僅要看波形，還要測試輸出電壓：方波Up-p<=24V,三角波Up-p>10V,正弦波U>1.5V。當一切要求都滿足之后，所有的函數發生器設計就完成了。

像做這種實驗，要的必須是耐心，還有朋友的幫助，老師的指導，必須做到齊心協力，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

直流穩壓電源：一臺 低頻信號發生器：一臺 低頻毫伏表：一臺 雙蹤示波器：一臺 萬用表：一塊 晶體管圖示儀：一臺 失真度測試儀：一臺 電阻：100Ω：1個

1KΩ：2個

2KΩ：2個

3.3KΩ：1個

5.1KΩ：3個

10KΩ：3個

KΩ:2個 滑動變阻器：47KΩ：2個

200KΩ：一個

1KΩ：一個 電容：0.1μF：兩個

0.47μF：一個

10μF：一個

470μF：一個

三極管3DG6:四個 雙運放358：一只