函數發生器設計要求的方案選取
函數發生器設計要求的方案選取
函數發生器是種多波形的信號源。它可以產生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，甚至意波形。有的函數發生器還具有調制的能，可以行調幅、調頻、調相、脈寬調制和VCO控制。
如何設計
設計個函數發生器使得能夠產生方波、三角波、正弦波。
頻率范圍 10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz
頻率控制方式 通過改變RC時間常數手控信號頻率
通過改變控制電壓Uc實現壓控頻率VCF
輸出電壓 正弦波Upp≈3 V 幅度連續可調;
三角波Upp≈5 V 幅度連續可調;
方波Upp≈14 V 幅度連續可調.
波形性 方波上升時間小于2s;
三角波非線性失真小于1%;
正弦波諧波失真小于3%。
設計要求
(1) 根據術標要求及實驗室條件自選方案設計出原理電路圖，分析作原理，計算元件參數。
(2) 列出所有元、器件清單報實驗室備件。
(3) 安裝調試所設計的電路，使之達到設計要求。
(4) 記錄實驗結果。
1、函數發生器的組成
函數發生器般是能自動產生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運放及分離元件構成;也可以采用單片集成函數發生器。根據用途不同，有產生三種或多種波形的函數發生器，本課題介紹方波、三角波、正弦波函數發生器的方法。
函數發生器是種多波形的信號源。它可以產生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，甚至意波形。有的函數發生器還具有調制的能，可以行調幅、調頻、調相、脈寬調制和VCO控制。
方案選取
()方案:三角波變換成正弦波
由運算放大器單路及分立元件構成，方波--三角波--正弦波函數發生器電路組成如圖1所示，由于術難點在三角波到正弦波的變換，故以下將詳細介紹三角波到正弦波的變換。
1。利用差分放大電路實現三角波--正弦波的變換
波形變換的原理是利用差分放大器的傳輸性曲線的非線性，波形變換過程如圖2所示。由圖可以看出，傳輸性曲線越對稱，線性區域越窄越好;三角波的幅度Uim應正好使晶體接近飽和區域或者截至區域。方案:用差分放大電路實現三角波到正弦波以及集成運放組成的電路實現函數發生器
2。 用二管折線近似電路實現三角波--正弦波的變換
二管折線近似電路 圖3
根據二管折線近似電路實現三角波--正弦波的變換的原理圖，可得其輸入、輸出性曲線如入3所示。
頻率調節分設計時，可按三個頻率段給定三個電容值:1000pF、0.01Μf、0.1μF然后再計算R的大小。手控與壓控分線路要求更換方便。為滿足對方波前后沿時間的要求，以及正弦波作頻率(10kHz)的要求，在積分器、器、正弦波轉換器和輸出中應選用Sr值較大的運放(如LF353)。為保證正弦波有較小的失真度，應正確計算二管網絡的電阻參數，并注意調節輸出三角波的幅度和對稱度。輸入波形中不能含有直流成分。
(二)方案二:用二管折線近似電路以及集成運放組成的電路實現函數發生器
圖是由μA741和5G8038組成的密壓控震蕩器，當8腳與連續可調的直流電壓相連時，輸出頻率亦連續可調。當此電壓為小值(近似為0)時。輸出頻率低，當電壓為大值時，輸出頻率;5G8038控制電壓有效作用范圍是0-3V。由于5G8038本身的線性度僅在掃描頻率范圍10:1時為0.2%，更大范圍(如1000:1)時線性度隨之變壞，所以控制電壓經μA741后再送入5G8038的8腳，這樣會有效地改善壓控線性度(優于1%)。若4、5腳的外接電阻相等且為R，此時輸出頻率可由下式決定:
f=0.3/RC4
設函數發生器作頻率為2kHz，定時電容C4可由上式求得。
電路中RP3是用來調整頻端波形的對稱性，而RP2是用來調整低頻端波形的對稱性，調整RP3和RP2可以改善正弦波的失真。穩壓管VDz是為了避免8腳上的負壓過大而使5G8038作失常設置的。
(三)方案三:用單片集成函數發生器5G8038
可行性分析:
上面三種方案中，方案與方案二中三角波--正弦波分原理雖然不樣，但是他們有共通的地方就是都要人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，但是由于實驗室條件和成本的限制，我們拋棄的是三種方案，因為它是犧牲了成本來換取的方便。其次是對方案與方案二的，方案中用的是電容和電阻運放和三管等電器原件，方案二是用的二管、電阻、三管、運放等電器原件，所以從簡單而且便于購買的前提出發我們選擇方案為我們終的設計方案。
參數確定
從電路的設計過程來看電路分為三分:①正弦波分②方波分③三角波分
正弦波分
由于我們選取差分放大電路對三角波--正弦波
行變換，要成的作是選定三管，我
們現在選擇KSP2222A型的三管，其靜態曲線圖
像如右圖所示。
根據KSP2222A的靜態性曲線，選取靜態
作區的中心
由直流通路有:
20 k
因為靜態作點已經確定，所以靜態電流變成已知。根據KVL方程可計算出鏡像電流源中各個電阻值的大小:
可得
焊接調試
()按照方案的電路圖焊接好電路板。
(二)調試前，將電路板接入±12伏電壓，地線與電源處公共地線連接.
頻率范圍
為便于測量,將電路板上的方波信號接入示波器,并合上C1=10µF的開關，斷開C2=1uF的開關,然后調節RP2,并測出此時方波信號頻率的變化范圍;
以上頻率并未到達要求的標范圍，經分析原因在于:
通過對比，發現頻率范圍整體下移，這里可能存在兩個原因，是反饋通道上的 存在磨損，使電阻值達不到計算的數值。二是三角波運放上的反向端的電阻 也存在 樣的問題。
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