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函数信号发生器.doc


文档分类:高等教育 | 页数:约7页 举报非法文档有奖
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函数信号发生器设计一、函数发生器的基本原理函数发生器是能产生多种波形的信号发生器。如产生正弦波、三角波、方波、锯齿波、阶梯波和调频、调幅等调制波形。一般至少要求产生三角波、方波和正弦波。产生各种信号波形的方法很多,其电路主要由振荡器、波形变换器和输出电路三个部分组成。如下图振荡电路主要产生具有一定频率要求的信号。它决定了函数发生器的输出信号的频率调节范围、调节方式和频率的稳定度;在要求不高的场合,电路往往以需要产生的波形中的一种信号作为振荡信号。常用的振荡器有脉冲振荡器和正弦波振荡器。该部分主要考虑信号频率调节范围和频率的稳定度。波形变换器功能是对振荡源产生的信号进行变换和处理,形成各种所需的信号波形。重点考虑波形的失真问题,通过采取各种措施尽可能使波形失真减少。输出电路是对各路波形信号进行幅度均衡和切换,并完成信号幅度的调节、功能;重点考虑输出端的特性,如输出波形的最大幅值、输出功率和输出阻抗等。二、单元电路设计 1 、振荡电路振荡器形式很多, 主要有正弦波振荡器和非正弦波振荡器两类; 正弦波振荡器的电路形式较多, 有 LC 振荡器、桥式振荡器、 RC 移相振荡器等。 LC 振荡器一般用于高频电路, 而桥式振荡器和 RC移相振荡器通常用于低频电路。其特点是产生的正弦波的波形一般比较好,但频率调节范围比较小, 幅度受频率变化的影响较大。非正弦波振荡器产生的是脉冲波,电路形式更多,简单、容易实现, 一般用 RC 充放电特性形成振荡;往往同时能产生锯齿波或三角波,频率调节范围宽,幅度较稳定。 1 )方案选择方案一: 利用集成运算放大电路也可实现产生方波和三角波的信号发生器,电路主要由比较器和积分器构成。下图是由 RC 无源积分器和比较器所组成的三角波、方波产生电路, 它的特点是线路简单, 但性能较差, 尤其是三角波的线性度和负载能力差。所以这种电路一般用于要求不高的场合。 A R R2 R1 C R3 Vo Vc DZ DZ 三角波、方波产生电路之一电路中,集成运算放大器由电阻 R 1、R 2 连接构成迟滞比较器,它形成的两个门限比较电压为: 上限电压: 下限电压: 其中, Vz=V WZ +V D。V WZ和V D 分别为稳压二极管的稳压值和正向导通电压。积分器和迟滞比较器构成振荡电路。设开始时 Vo=+Vz , 此时, 集成运算放大器正输入端的电压为V T+; Vo 电压通过 R对C 充电, Vc 上升直到 V T+ ,比较器翻转, Vo 变为-Vz ,集成运算放大器正输入端的电压也变为 V T-,C 通过 R 放电至 V T- 后比较器又翻转, 如此往复振荡下去。这样 V O 输出为方波, V C 输出为近似三角波。波形如图 V VV V0 t V V VV由 RC 无源积分器振荡电路的信号波形由于三角波是电容 C 的充放电形成,电容的充放电是按指数规律变化的,并不是线性,所以三角波的线形不好。要获得比较好的三角波,时间常数 RC 必须取得很大,这样振荡频率将变得很低, 如果要保证信号的频率,必须增大 R 1 减少 R 2 ,三角波的峰值将变得比较小,一般取 V OM≤ Z。方案二: 如下图所示,电路采用有源积分器可有效解决三角波形线性不好的问题,故设计时选用该方案。 1A R4 R2 R1 R3 DZ DZ RW 2A R5 R7 C

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  • 上传人phl808
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  • 时间2017-01-23