实验六-方波—三角波—正弦波函数发生器.docx

-三角波-正弦波函数发生器一、实验目的函数信号发生器是一种能够同时产生正弦波、三角波和方波信号电压波形的电路,调节外部电路参数,还能够获得占空比可调的锯齿波、阶梯波等信号的电压波形。本实验主要是掌握方波-三角波-正弦波函数发生器的设计方法。二、设计任务要求频率范围:100~1000Hz,1000~10000Hz输出电压:方波Vpp≤24V三角波Vpp=6V正弦波Vpp=1V波形特征:方波tr<100μs三、实验原理本实验方波-三角波-正弦波的设计电路如下图所示:由比较器、积分器和反馈网络组成振荡器,比较器所产生的方波经过积分器变成三角波,最后利用差分放大器传输特性曲线,将三角波转换成正弦波。具体的电路设计如下图所示,三角波-方波产生电路是把比较器与积分器首尾相连,而三角波-正弦波的变换电路采用的是单端输入-单端输出差动放大电路输入输出方式。下面将仔细分析两个子电路。方波-三角波产生器方波-三角波产生器有很多种,此次试验是采用把比较器和积分器首尾相连构成方波-三角波产生器的方式,具体分析电路如下所示:集成运放A2的输出信号三角波VO2为A1的输入信号V1,又因为A1的反相端接地,可得三角波输出VO2的峰值VO2m为VO2m=式中的VZ为方波的峰值电压。因积分电路输出电压从0上升到V1m所需时间为1/4T,故其中R=R4+RP2从上述分析关系可得,调节RP2和电容C的大小可改变振荡频率,改变R2/(RP1+R3)的比值可调节三角波的峰值。三角波-正弦波产生电路三角波-正弦波产生电路的设计简图如下所示:在电路两边对称的理想条件下,流过理想的恒流源RE的电流IO不会随差模输入电压而变化,晶体管工作在放大区时,它的集电极电流近似为:假设α≈1时,由于Vid=VBE1-VBE2则同理分析表明,如果差分电路的差模输入Vid为三角波,则Ic1与Ic2的波形近似为正弦波,因为单端输出电压Vo3也近似为正弦波,实现了三角波-正弦波变换。五、-三角波发生器调试调节Rp1,Rp2使电路振荡,观察二者作用效果。据调节观察,改变电容的值能够将输出波形的频率改变数量级,且电容越小,频率越高,调节RP2也能够较大幅度改变输出波形的频率,而改变Rp1只能够较小幅度的改变输出波形的频率大小。由实验原理部分推导的公式其中R=R4+RP2f=1/T可解释:因为输出波形频率1/T与电容成反比,故电容越小,频率越高,且处于频率决定公式的分母位置,影响较大,而Rp2也处于频率决定公式的分母位置,Rp2越大,频率值越低,且阻值变化范围相对于R4较大,故Rp2的改变对频率的影响较大,而Rp1的位置处于分子,Rp1越大,频率值越高,变化范围与R3相差不大,故Rp1的改变对频率的改变最多1/2,对频率的影响较前两者较小。也观察到调节RP1和Rp2能够较为明显地调节三角波的输出波形峰值大小,且更改电容C的大小也能够改变峰值大小,由实验原理部分推导公式解释上述现象:其中R=R4+RP2可得:三角波的输出峰值与Rp2成反比,且影响较大,而与R2/(R3+Rp1)的值与峰值成正比,电容C的值与峰值成正比。因此上述现象得以解释。-正弦波发生器发生器的工作原理已经在实验原理部分解释完毕,而其输出电压的峰值与三角波的输出峰值和Rp3有关,在维持Rp1和Rp2的大小不变及三角波的输出峰