函数发生器的设计 

工学08-I《电子技术课程设计》报告

函数发生器的设计

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目录

1 设计任务要求 ····················································································· 0 2 方案比较 ····························································································· 0 3. 单元电路设计 ···················································································· 1 4. 元件选择 ···························································································· 5 5. 整体电路 ···························································································· 6 6. 总结与体会 ························································································ 7 7. 参考文献 ·························································································· 8

1 设计任务要求

1.设计一个函数发生器，可产生方波，三角波，正弦波信号。 2.频率与幅度可以调节。 3.方波占空比可以调节。 2 方案比较 第一种方案

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。能实现频率可调的指标要求，且能实现一定范围内的幅度调节。如图一所示：

图1 函数发生器电路组成框图

第二种方案

采用DDS作为信号发生核心器件的全数控函数信号发生器设计方案，选用了AD9850芯片，并通过单片机程序控制和处理AD9850的32位频率控制字，再经放大后加至以数字电位器为核心的数字衰减网络，从而实现了信号幅度、频率、类型以及输出等选项的全数字控制。 第三种方案

首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化

为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。如图二所示：

图2 方波、三角波、正弦波信号发生器的原理框图

函数发生器方案选择

方案一，关于三角波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且频率调节不如方案三简单方便；方案二，知识所限，复杂；方案三的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。综上所述，我们选择方案三。 3. 单元电路设计 由555定时器产生方波

当电容C1被充电时，2和6引脚的电压都上升，此时二极管D1导通，接通+12V电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到2Vcc/3时，触发器被复位，同时放电BJT T导通，此时输出电平Vo为低电平，电容C1通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。电容器C1经R2，R3，他们此时所分的总阻值为R1向电容C1放电，当C1放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2所分得的阻值为R3向电容器C2充电，当Vc上升到2Vcc/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到

2/3Vcc时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图4。

图3 方波产生电路

图4 电路的电压波形图