函数发生器设计要求的方案选取
函数发生器设计要求的方案选取
函数发生器是种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以行调幅、调频、调相、脉宽调制」和VCO控制。
如何设计
设计个函数发生器使得能够产生方波、三角波、正弦波。
频率范围 10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz
频率控制方式 通过改变RC时间常数手控信号频率
通过改变控制电压Uc实『现压控频率VCF
输出电压 正弦波Upp≈3 V 幅度连△续可调;
三角波Upp≈5 V 幅度连续可调;
方波Upp≈14 V 幅度连续可调.
波形性 方波◇上升时间小于2s;
三角波非线性失真小于1%;
正弦波谐波失真小于3%。
设计要求
(1) 根据技术指标要求及实验室条件自选方案设计出原理电路图，分〓析工作原理，计算元件参数。
(2) 列出所有元、器件清单报实验室备件。
(3) 安装调试所设计的︼电路，使之达到设计要求。
(4) 记录实验结果。
1、函数发生器的组成
函数发生器般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路↑或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成;也可以采用单片集成函数发生ξ器。根据用♀途不同，有产生三种或多种波形№的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。
函数发生器是种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以行调幅、调频、调相、脉宽♂调制和VCO控制。
方案选取
()方案:三角波变换成∴正弦波
由运算放大器单路及分立元件构成，方波--三角波--正弦波函数发生器电路组成如图1所示，由于技术难点◢在三角波到正弦波的变换，故以下将详细介绍三角波到正弦波的变换。
1。利用差分放大电路实现三角波--正弦波的变换
波形变换的原理是利用差分放大器的传输性曲线的非线性，波形变换过程如图2所示。由图可以看出，传输性曲线越对称，线╱性区域越窄越好;三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。方案:用差分放大电路实现三角波到正弦波以及集成运①放组成的电路实现函数发生※器
2。 用二管折线近似电路实现三角波--正弦波的变换
二管折线近似电路 图3
根据二管折线近似电路№实现三角波--正弦波的※变换的原理图，可得其输入、输出性曲线如入3所示。
频率调节部分▃设计时→，可按三个频率段给定三个电容值:1000pF、0.01Μf、0.1μF然后再计算R的大小。手控与压控部分线路要求更换方便。为满足对方波前后沿时间的要求，以及正弦波工作频率(10kHz)的要求，在积分器、器、正弦波转换器和输出中应选用Sr值较大的运放(如LF353)。为保证正弦波有较小的失真度，应正确计算二管网络∏的电阻参数，并注意调节⊙输出三角波的幅度和对称度。输入波形中不能含有直流成分。
(二)方案二:用二管折线近似电路以及集成运放组成的电路实现函数发生器
图是由μA741和5G8038组成的精密压控震荡器，当8脚与连续可调的直流电压相连时，输出频率亦连续可调。当此电压为小值(近似为0)时。输出』频率低〖，当电压为大值时，输出频率;5G8038控制电压有效作用范围是0-3V。由于5G8038本身的线性度仅在扫描频率范围10:1时为0.2%，更大范围(如1000:1)时线性度随↙之变坏，所以控制电压经μA741后再送入5G8038的8脚，这样会有效地改善压控线性度(优于1%)。若4、5脚的外接电阻相等且为R，此时输出频率可由下式决定:
f=0.3/RC4
设函数发生器工作频率为2kHz，定时电容C4可由上式求得。
电路中RP3是用来调整频端波形的对称性，而RP2是用来调∏整低频端波形的对称性，调整RP3和RP2可以改善正弦波】的失真。稳压管VDz是为了避免8脚上的负压过大而使5G8038工作失常」设置的。
(三)方案三:用单片集成函数发生器5G8038
可行性分析:
上面三种方案中，方案与方案二中三角波--正弦波部分ω原理虽然不样，但是他们有共通的地方就是都要人为地搭建波形变换的电路图。而方案三采用集成芯片使得电路大大简化，但是由于◤实验室条件和成本的限制，我们抛弃的是第三种方案，因为它是牺牲了成本来换取的方便。其次是对方案与方案二的，方案中用的是电容和电阻运放和三管等︾电器原件，方案二是用的二管、电阻、三管、运放等电器原件，所以从简单而且便于购买的前提出发我们选择方案为我们终的设↓计方案。
参数确定
从电路的设计过程来看电路分为三部分:①正弦波部分②方波部分③三角波部分
正弦波部分
由于我们选取差分放大电路对三角波--正弦波
行变换，要成的工作是选定三管，我
们现在选◇择KSP2222A型的三管，其静◥态曲线图
像如右图所◇示。
根据KSP2222A的静态性曲线，选取静态
工作区的中心
由直流通路①有:
20 k
因为静态工作点已经确定，所以静态电流变成已知。根据KVL方程可计算出镜像电流源中各个电阻值的大小:
可得
焊接调试
()按照方案的电路图焊接好▆电路板。
(二)调试前，将电路板接入±12伏电压，地线与电源处公共地线连接.
频率范围
为便于测量,将电路板上的☉方波信号接入示波器,并合上C1=10µF的开关，断开C2=1uF的开关,然后调节RP2,并测出此时方波信号频率的变化范围;
以上频率并未全到达要求的指标范围，经分析原因在于:
通过对比，发现频率范围◆整体下移，这里可能存在两个原因，是反馈通道上的 存在磨损，使电阻值达不到计算的数值。第二是三角波运放上的反向∩端的电阻 也存在 样的问题。
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