大学信息工程学院
题 目： 函数发生器的设计 课 程： 《模拟电子技术基础》 专 业： 电 信 工 程 班 级： 电信0401
学 号： 041104101 姓 名： 鸿彬 完成日期： 2006
年11月 16 日
目 录
1 函数发生器的总方案及原理框图……………………………………………（1） 1.1 电路设计原理框图……………………………………… （1） 1.2 电路设计方案设计…………………………………………（1） 2设计的目的及任务………………………………………………………（2）
2.1 课程设计的目的……………………………………………（2） 2.2 课程设计的任务与要求……………………………………（2） 2.3 课程设计的技术指标………………………………………（2） 3 各部分电路设计…………………………………………………………（3）
3.1 方波发生电路的工作原理…………………………………（3） 3.2 方波---三角波转换电路的工作原理…………………… （3） 3.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理………………… （6） 3.4电路的参数选择及计算…………………………………… （8） 3.5 总电路图……………………………………………………（10） 4 电路仿真………………………………………………………………… （11）
4.1 方波---三角波发生电路的仿真……………………………（11） 4.2 三角波---正弦波转换电路的仿真…………………………（12） 5电路的安装与调试……………………………………………………… （13）
5.1 方波---三角波发生电路的安装与调试……………………（13） 5.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试…………………（13） 5.3 总电路的安装与调试……………………………………… （13） 5.4 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法………… （13） 6电路的实验结果………………………………………………………… （14）
6.1 方波---三角波发生电路的实验结果……………………… （14） 6.2 三角波---正弦波转换电路的实验结果…………………… （14） 6.3 实测电路波形、误差分析及改进方法………………………（15） 7 实验总结……………………………………………………………… （17） 8 仪器仪表明细清单……………………………………………………… （18） 9 参考文献………………………………………………………………… （19）
1．函数发生器总方案及原理框图
1.1 原理框图
1.2 函数发生器的总方案
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 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题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。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，
本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：
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。
2．课程设计的目的和设计的任务
2.1 设计目的
1．掌握电子系统的一般设计方法 2．掌握模拟IC器件的应用
3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4．掌握常用元器件的识别和测试
5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法
2.2设计任务
设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器 2.3课程设计的要求及技术指标
1．设计、组装、调试函数发生器 2．输出波形：正弦波、方波、三角波； 3．频率围 ：在10－10000Hz围可调 ；
4．输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>1V；
3．各组成部分的工作原理
3.1 方波发生电路的工作原理
此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈
网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
3.2 方波---三角波转换电路的工作原理
C1R1241R2R35Rp1 50% 50%1R173U13R4Rp2245U2
方波—三角波产生电路
R2?UT??Uo2mR3?Rp1T?4R2(R4?Rp2)C1R3?Rp1
模拟电子函数发生器课程设计报告
