函数发生器设计报告书

一|、实验目的：

一、测量主要技术指标

二、故障分析及说明

三、绘制出整机原理图,并标明调试后的各元件参数

二、实验内容：

一、方波—三角波产生电路

二、三角波—正弦波变换电路

三、仿真图

四、信号失真度分析

三、实验步骤：

一、选择电路形式

二、电路设计，对所选电路中的元件进行定量计算或工程估算

三、电路装调

四 、整机联调与测试

一、测量主要技术指标

二、故障分析及说明

五、测量结果的误差分析

六 、 实验心得

实验目的

设计课题：方波—三角波—正弦波函数发生器

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。产生正弦波、三角波、方波的技术方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波。也可以首先产生方波—三角波，再将三角波变成正弦波。本次设计采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。

一、主要技术指标

输出波形:方波,三角波,正弦波;

频率范围:10Hz~500Hz;

输出电压:方波Up-p<24v,三角波Up-p>10v,正弦波Up-p>1.5v

附一: 实验仪器

直流稳压电源 一台

低频信号发生器 一台

低频毫伏表 一台

示波器 一台

万用表 一块

晶体管图示仪 一台

失真度测量仪 一台

附二:函数发生器的组成

比较器 积分器

差分放大器

实验内容

一、方波-三角波产生电路

二、 三角波-正弦波变换电路

比较器: 产生方波

积分器: 产生三角波

差分放大器: 产生正弦波

实验步骤

1、选择电路形式

2、电路设计

对所选电路中的元件进行定量计算或工程估算

1) 比较器和积分器的元件参数设计

R2/(R3+Rp1)=U02m/Ucc

取 R2=10K,,即可得R3+Rp1值,取R3=10K,Rp1 20K 50%的电位器

取平衡电阻 R1=R2//(R3+Rp1)=6.7K

R4+Rp2=(R3+Rp1)/(4R2C2f)

取C2=1.0微法, 则可计算得 R4+Rp2的取值范围: 51K~3.5K

取R4=1k,Rp2 50K 50%

取平衡电阻R5=10K

2）差分放大电路的静态工作点设置及元件参数计算

（1）差分放大器的静态工作点主要由恒流源IO决定，故一般先设定IO。IO取值不能太大，IO越小，恒流源越稳定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高，但也不能太小，一般为几个毫安，现取IO=1.5毫安

静态时，对恒流电路IR=IO=1.5毫安

(2)计算及RC,RB射极电阻

A估算Rb

差模输入电阻 Rid=2（RB1+rbe）

其中 rbe=3.5K

若取Rid>8K,则可求得Rb1+rbe>0.5K,取 Rb1=1K,Rb2=1K

B 估算RC

差模电压增益 Avd

其中 RL’=RC//RL/2

若取Avd>20,则可求得RL’>3k,则RC>3K,取RC1=RC2=10K

C 估算射极电阻

根据 UC1=UC2=Ucc-IcRc 可求得T1,T2集电极对地电压

根据基极对地电压可确定射极对地电压,进而确定射极电阻.射极电阻不能太大,否则负反馈太强,使得放大器增益很小,一般取100欧姆的电位器.故取Re2=100欧姆 Rp4 =500欧姆的滑动变阻器。

3)恒流源静态工作点及元件参数计算

IR*=IO=(-Uee+0.7)/ (R* +Re4) 可求得R*+RE4的值,射极电组一般取几千欧,取R*=10.0K,则RE4=RE3=2.0K

3、电路装调

整机联调与测试

1、测量主要技术指标

测试原理图,仿真图如上所示

测得方波 Up-p=22.234V,三角波 Up-p= 11.141V,正弦波 Up-p=2.948V

频率范围 9.8~485HZ

2、故障分析及说明

输出波形失真

(1) 钟型失真 传输特性曲线区太宽,应减小Re2

(2) 半波圆顶或平顶失真 传输特性曲线的线性区差,工作点Q偏上或偏下,应调整电阻R’

(3) 非线性失真 三角波线性度较差,引起的非线性失真主要受运放性能的影响.可在输出端加滤波网络,改善输出波形

测量结果的误差分析

理论 方波Up-p=24V,三角波Up-p=10V正弦波Up-p=1.5V

相对误差 方波 (24-22.234)/24*100%=7.3%

三角波 (11.141-10)/10*100%=11.4%

正弦波 (2.948-1.5)/1.5*100%=96.5%

实验心得

通过这两周的课程设计我学到了很多东西，首先我对EDA这套软件有了一个初步的认识，发现这套软件的使用价值很高，虽然容易学，但是想要精通还是要花点时间。其次我也认识到理论与时间想结合的重要性，同时，实践也是检验真理的标准。