函数信号发生器的设计与实现_北邮大二上电子电路基础实验报告

1. 前言

在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速地选用不同特征的信号源，就成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后人们用其它仪表测量感兴趣的参数。信号源在各种实验应用和实验测试处理中，不是测量仪器，而是根据使用者的需求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
函数信号发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小、输出稳定、可靠性高，特别是操作简单方便。
本实验由两个电路组成，分别是“方波——三角波发生电路”和“三角波——正弦波变换电路”。方波——三角波发生电路由自激的单线比较器产生方波，通过RC积分电路产生三角波，再经过差分电路可实现三角波——正弦波的变换。本电路振荡频率和幅度用电位器调节，输出方波幅度的大小由稳压管的稳压值决定；而正弦波幅度和电路的对称性也分别由两个电位器调节，以实现良好的正弦波输出图形。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力、物力资源，具有实际的应用价值。

1.1设计任务要求：

设计制作一个简易方波——三角波——正弦波信号发生器，供电电源为±12V，要求频率调节方便，并满足下列指标要求：
1、输出频率能在1 KHZ~10KHZ范围内连续可调。
2、方波输出电压峰峰值Uopp=12V（误差<20%），上升、下降沿均小于10uS；
3、三角波输出电压峰峰值Uopp=8V（误差<20%）；
4、在1KHZ~10KHZ的频率范围内，正弦波输出电压峰峰值Uopp≥1V，无明显失真。

提高要求：

1、将输出方波改为占空比可调的矩形波，占空比可调范围不少于30%~70%；
2、自拟其他功能。

2. 方波、三角波、正弦波发生器方案

2. 1 原理框图

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RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波——方波——三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过 RC 正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。

2. 2 系统组成框图

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3. 各组成部分的工作原理

3.1 方