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函数信号发生器实验报告

函数发生器设计（1）

一、设计任务和指标要求

1、可调频率范围为10Hz~100Hz。

2、可输出三角波、方波、正弦波。

3、三角波、方波、正弦波信号输出的峰-峰值0~5V可调。

4、三角波、方波、正弦波信号输出的直流电平-3V~3V可调。

5、输出阻抗约600Ω。

二、电路构成及元件参数的选择

1、振荡器

由于指标要求的振荡频率不高，对波形非线性无特殊要求。采用图1所示的电路。同时产生三角波和方波。

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图1 振荡电路

根据输出口的信号幅度要求，可得最大的信号幅度输出为：

VM=5/2+3=5.5V

采用对称双电源工作（±VCC），电源电压选择为：

VCC≥VM+2V=7.5V 取VCC=9V

选取3.3V的稳压二极管，工作电流取5mA，则：

VZ=VDZ+VD=3.3+0.7=4V 为方波输出的峰值电压。

取680Ω。

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取8.2KΩ。

R1=R2中央排水管/3=8.2/1.5=5.47（KΩ）

取5.1KΩ。

三角波输出的电压峰值为：

VOSM=VZ中空半自动打胶机R1/R2=4×5.1/8.2=2.489（V）

R4=R1∥R2=3.14 KΩ

取3KΩ。

取10KΩ。

R6=RW/9=10/9=1.11（KΩ）

取1KΩ。

积分时间常数：

取C=0.1uF，则：

R5=4.019/0.1=40.19KΩ

取39KΩ。

取R7=R5= 39KΩ。

转换速率

一般的集成运算放大电路都能满足要求。兼顾波形转换电路集成电路的使用。集成电路选用四运放LM324。LM324内含四个相同的运算放大器，其中两个用于振荡器，两个用于波形变换。

三、振荡电路工作原理

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。电路中，有源积分器由运算放大器2A及其外围电路积分电容C和电阻R5、R7组成。有源积分器的输出通过R1接至比较器1A的正输入端，积分器的输入电压由电位器分压取出，设RW与R6形成的分压系数为aw，则积分器的输入电压为Vi=±awVz。分压系数aw为：

即积分器的输入电压Vi的峰值电压通过调节电位器RW，可从到VZ可调。

设某时刻比较器输出VOZ=VZ，积分器的输入电压为+awVz。通过积分器积分使得VOS下降，比较器的正端输入电压Vi+跟随下降。当Vi+电压下降超过0V时，比较器将翻转VOZ=-VZ，Vi+突然变为负电压，此时为VOS的负峰电压-VOSM。VOSM的值为：

比较器输出电压VOZ=-VZ又通过积分器使得VOS上升，当Vi+电压上升超过粽子机0V时，比较器又将翻转为VOZ=VZ，重复下一次的振荡。此时VOS为正峰电压+VOSM。振荡器输出VOZ为方波，峰值为稳压二极管所限定的电压V胎圈用钢丝Z，VOS为三角波的输出电压，VOSM为三角波的峰值。振荡器的波形如图2。

图2 RC有源积分器振荡电路的信号波形

在VOZ=-VZ期间（为振荡半周期T/2），积分器的积分时间常数约为，输出电压VOS：