函數(shù)�(fā)生器是一種多波形�信號(hào)�。它可以�(chǎn)生正弦波、方�、三角波、鋸齒波,甚至任意波彀有的函�(shù)�(fā)生器還具有調(diào)制的功能,可以�(jìn)行調(diào)�、調(diào)頻、調(diào)��脈寬�(diào)�和VCO控制�
函數(shù)�(fā)生器有很寬的頻率范圍,使用范圍很廣,它是一種不可缺少的通用信號(hào)�。可以用于生�(chǎn)�(cè)�、儀器維修和�(shí)�(yàn)室,還廣泛使用在其它科技�(lǐng)�,如�(yī)�(xué)、教�、化�(xué)、通訊、地球物理學(xué)、工�(yè)控制、軍事和宇航��
函數(shù)�(fā)生器有很寬的頻率范圍,使用范圍很�,它是一種不可缺少的通用信號(hào)�??梢杂糜谏a(chǎn)�(cè)�、儀器維修和�(shí)�(yàn)室,還廣泛使用在其它科技�(lǐng)�,如�(yī)�(xué)、教�、化�(xué)、通訊、地球物理學(xué)、工�(yè)控制、軍事和宇航�(shè)�(jì)一�(gè)函數(shù)�(fā)生器使得能夠�(chǎn)生發(fā)�、三角波、正弦波�
1、主要技�(shù)指標(biāo)
頻率范圍 10Hz~100Hz�100Hz~1000Hz�1kHz~10kHz
頻率控制方式 通過改變RC�(shí)間常�(shù)手控信號(hào)頻率
通過改變控制電壓Uc�(shí)�(xiàn)壓控頻率VCF
輸出電壓 正弦波Upp�3 V 幅度連續(xù)可調(diào);
三角波Upp�5 V 幅度連續(xù)可調(diào);
方波Upp�14 V 幅度連續(xù)可調(diào).
波形特� 方波上升�(shí)間小�2s�
三角波非線性失真小�1[%]�
正弦波諧波失真小�3[%]�
2、設(shè)�(jì)要求
?�?� 根據(jù)技�(shù)指標(biāo)要求及實(shí)�(yàn)室條件自選方案設(shè)�(jì)出原理電路圖,分析工作原�,計(jì)算元件參�(shù)�
�2� 列出所有元、器件清單報(bào)�(shí)�(yàn)室備��
�3� 安裝�(diào)試所�(shè)�(jì)的電�,使之達(dá)到設(shè)�(jì)要求�
?�?� 記錄�(shí)�(yàn)�(jié)��
1.2基本原理
1、函�(shù)�(fā)生器的組�
函數(shù)�(fā)生器一般是指能自動(dòng)�(chǎn)生正弦波、方�、三角波的電壓波形的電路或者儀�。電路形式可以采用由�(yùn)放及分離元件�(gòu)�;也可以采用單片集成函數(shù)�(fā)生器。根�(jù)用途不�,有�(chǎn)生三種或多種波形的函�(shù)�(fā)生器,本課題介紹方波、三角波、正弦波函數(shù)�(fā)生器的方��
1.3提出解決問題的方案及選取
1、三角波變換成正弦波
由運(yùn)算放大器單路及分立元件構(gòu)�,方波——三角波——正弦波函數(shù)�(fā)生器電路組成如圖1所示,由于技�(shù)難點(diǎn)在三角波到正弦波的變�,故以下將詳�(xì)介紹三角波到正弦波的變換�
?�?� 利用差分放大電路�(shí)�(xiàn)三角波——正弦波的變�
波形變換的原理是利用差分放大器的傳輸特性曲線的非線�,波形變換過程如�2所示。由圖可以看�,傳輸特性曲線越�(duì)�,線性區(qū)域越窄越�;三角波的幅度Uim�(yīng)正好使晶體接近飽和區(qū)域或者截至區(qū)�。方案一:用差分放大電路�(shí)�(xiàn)三角波到正弦波以及集成運(yùn)放組成的電路�(shí)�(xiàn)函數(shù)�(fā)生器
?�?� 用二極管折線近似電路�(shí)�(xiàn)三角波——正弦波的變�
二極管折線近似電� �
根據(jù)二極管折線近似電路實(shí)�(xiàn)三角波——正弦波的變換的原理�,可得其輸入、輸出特性曲線如�3所��
頻率�(diào)節(jié)部分�(shè)�(jì)�(shí),可先按三�(gè)頻率段給定三�(gè)電容值:1000pF�0.01Μf�0.1μF然后再計(jì)算R的大小。手控與壓控部分線路要求更換方便。為滿足�(duì)方波前后沿時(shí)間的要求,以及正弦波工作頻率�10kHz)的要求,在積分器、比較器、正弦波�(zhuǎn)換器和輸出級(jí)中應(yīng)選用Sr值較大的�(yùn)放(如LF353�。為保證正弦波有較小的失真度,應(yīng)正確�(jì)算二極管�(wǎng)�(luò)的電阻參�(shù),并注意�(diào)節(jié)輸出三角波的幅度和對(duì)稱度。輸入波形中不能含有直流成分�
方案二:用二極管折線近似電路以及集成�(yùn)放組成的電路�(shí)�(xiàn)函數(shù)�(fā)生器
�3)圖是由μA741�5G8038組成的精密壓控震蕩器,當(dāng)8腳與一連續(xù)可調(diào)的直流電壓相連時(shí),輸出頻率亦連續(xù)可調(diào)。當(dāng)此電壓為最小值(近似�0)時(shí)。輸出頻�,當(dāng)電壓為值時(shí),輸出頻��5G8038控制電壓有效作用范圍�0�3V。由�5G8038本身的線性度僅在掃描頻率范圍10�1�(shí)�0.2[%],更大范圍(�1000�1)時(shí)線性度隨之變壞,所以控制電壓經(jīng)μA741后再送入5G8038�8腳,這樣�(huì)有效地改善壓控線性度(優(yōu)�1[%]�。若4�5腳的外接電阻相等且為R,此�(shí)輸出頻率可由下式?jīng)Q定:
f=0.3/RC4
�(shè)函數(shù)�(fā)生器工作頻率�2kHz,定�(shí)電容C4可由上式求得�
電路中RP3是用來調(diào)整高頻端波形的對(duì)稱性,而RP2是用來調(diào)整低頻端波形的對(duì)稱�,調(diào)整RP3和RP2可以改善正弦波的失真。穩(wěn)壓管VDz是為了避�8腳上的負(fù)壓過大而使5G8038工作失常�(shè)置的�
方案三:用單片集成函�(shù)�(fā)生器5G8038
可行性分析:
上面三種方案�,方案一與方案二中三角波——正弦波部分原理雖然不一樣,但是他們有共通的地方就是都要�(rèn)為地搭建波形變換的電路圖。而方案三采用集成芯片使得電路大大簡化,但是由于實(shí)�(yàn)室條件和成本的限�,我們首先拋棄的是第三種方案,因?yàn)樗菭奚顺杀緛頁Q取的方便。其次是�(duì)方案一與方案二的比�,方案一中用的是電容和電阻運(yùn)放和三極管等電器原件,方案二是用的二極管、電�、三極管、運(yùn)放等電器原件,所以從簡單而且便于購買的前提出�(fā)我們選擇方案一為我們最終的�(shè)�(jì)方案�
1.4參數(shù)的確�
1、從電路的設(shè)�(jì)過程來看電路分為三部分:①正弦波部分②方波部分③三角波部�
2、正弦波部分
由于我們選取差分放大電路對(duì)三角波——正弦波
�(jìn)行變換,首先要完成的工作是選定三極管,我
們現(xiàn)在選擇KSP2222A型的三極�,其靜態(tài)曲線�
像如右圖所��
根據(jù)KSP2222A的靜�(tài)特性曲�,選取靜�(tài)
工作區(qū)的中�
由直流通路有:
20 k
�?yàn)殪o�(tài)工作�(diǎn)已經(jīng)確定,所以靜�(tài)電流變成已知。根�(jù)KVL方程可計(jì)算出鏡像電流源中各�(gè)電阻值的大小�
可得
3、方波部分與三角波部分參�(shù)的確�
七、實(shí)�(wù)圖的焊接和調(diào)�
1、按照方案一的電路圖焊接好電路板�
2、調(diào)試前,將電路板接入�12伏電�,地線與電源處公共地線連接�