1、簡易波形產生器摘 要 函數發(fā)生器一般是指能自動產生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據用途不同，有產生三種或多種波形的函數發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件(如低頻信號函數發(fā)生器S101全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數發(fā)生器模塊8038)。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調試技術，本課題采用由555定時器所構成的多諧振動器產生方波,方波經過積分器的作用產生三角波，三角波在經過差分放大電路的非線性轉換為正弦波。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。

2、波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。關鍵詞：函數發(fā)生器 555定時器 積分器 差動放大電路目 錄摘 要11.方案的選擇21.1 方案一21.2 方案二21.3 方案三22.系統(tǒng)方案設計22.1 系統(tǒng)組成框圖22.2 方波的產生22.3 由方波輸出為三角波22.4 由三角波輸出正弦波22.5 結論23.總結2致謝2參考文獻2附錄一：總原理圖2附錄二：元器件選型2附錄三：555定時器的介紹21.方案的選擇三種波形都是比較簡單且常見的波形，產生的方法由很多種，可以先產生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻過來再輸出另外兩種波形;可以用集成芯片，同時也可以運用各種元

3、器件來實現(xiàn)振蕩電路。1.1 方案一采用集成片ICL8038做函數信號發(fā)生器圖1 ICL8038原理圖ICL8038是一種集成度很高的芯片,只需要外加少量調整電路即可以獲得完美的方波-三角波-正弦波的波形1.2 方案二采用振蕩電路獲得正弦波,再由比較器獲得方波,最后通過積分電路獲得三角波圖2 函數發(fā)生器原理一1.3 方案三由555定時器所構成的多諧振動器產生方波,方波經過積分器的作用產生三角波，三角波在經過差分放大電路的非線性轉換為正弦波。波形變換的原理是利用差分放大傳輸特性的非線性,傳輸特性曲線越對稱,并且線性區(qū)間越窄越好.三角波的幅值應該接近晶體管的截止電壓值。三角波方波正弦波積分器比較器差

4、分放大器圖3 函數發(fā)生器原理二框圖（1）方案比較簡單只需要購買一片ICL8038和少量電阻和電容即可，但成本較高。（2）它們雖然能夠甚好的實現(xiàn)波形的產生但是功能較少，太單一。（3）過程相對來說比較繁瑣，但是思路很明亮，同時，555定時器所構成的多諧振動器產生方波是一種很常用的信號產生器，具有實用價值，同時，也很容易買到，同時選用改進的555多諧振蕩形式產生方波可以通過調節(jié)可調電阻的阻值來調節(jié)產生方波的頻率，產生的方波經過積分器的作用產生三角波，三角波在經過差分放大電路的非線性轉換為正弦波。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強，可以有效地抑制零點漂移因此可將頻率很低的三角波變換成

5、正弦波。因此，就我個人而言，選擇第三種方案。用改進過的555多諧振蕩形式產生方波，經過積分器的作用產生三角波，三角波在經過差分放大電路的非線性轉換為正弦波。2.系統(tǒng)方案設計由原理圖可知該電路由三部分組成，555定時器構成多諧振動器、積分器、差分放大電路。2.1 系統(tǒng)組成框圖三角波方波正弦波555定時器積分網絡差分放大電路圖4總體框圖2.2 方波的產生有555定時器構成多諧振動器產生方波（如圖5） 當電容C2被充電時，2和6引腳的電壓都上升，此時二極管D1導通，接通+12V電源后，電容C被充電，Vc上升，當Vc上升到2Vcc/3時，觸發(fā)器被復位，同時放電BJT T導通，此時輸出電平Vo為低電平，

6、電容C通過R2和T放電，使Vc下降。當Vc下降到Vcc/3時，觸發(fā)器又被置位，Vo翻轉為高電平。 電容器C經R2，R23，R21他們此時的總阻值設為R1放電,放電所需的時間為： tPL=R1*C*ln20.7*R1*C （1）當C放電結束時，T截止，Vcc將通過R1、R22、R21所分得的阻值為R2向電容器C充電，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的時間 tPH=R2*C*ln20.7*R2*C （2）當Vc上升到2Vcc/3時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉，如此周而復始，在輸出端就得到了一個周期性的方波，其頻率為f=1/(tPL+tPH)1.43/(R1+R2)*C （3）穩(wěn)態(tài)時555電路輸入端處于

7、電源電平，內部放電開關管T導通，輸出端Vo輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發(fā)信號加到Vi端。并使2端電位瞬時低于Vcc/3，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個穩(wěn)態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數規(guī)律增長。當Vc充電到2Vcc/3時，高電平比較器動作，比較器A1翻轉，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關管T重新導通，電容C上的電荷很快經放電開關管放電，暫態(tài)結束，恢復穩(wěn)定，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波形圖見圖6。同時電路的頻率可以通過調節(jié)電阻R21、R22、R23來改變電路的頻率，從而使得電路的頻率可以在一定的范圍內進行調節(jié)。圖5方波產生電路圖62.3 由方波輸出為三角波（利用積分器來實現(xiàn)

8、）圖7波形發(fā)生器及圖形如上圖是一個由方波轉換為三角波的電路圖及其輸出波形當A很大時，運放兩輸入端為虛地，忽略流入放大器的電流，令輸入電壓為Vi輸出為Vo，流過電容C的電流為i1則 ，有 （4）即輸出電壓與輸入電壓成積分關系。當為固定值時 （5）上式表明輸出電壓按一定比例隨時間作直線上升或下降。當輸入為矩形波時，輸出便成為三角波。 此外，由于電容和滑動變阻器的存在，使得輸出的三角波在輸入矩形波頻率一定的時候也能適當調整，同時電容的存在，又濾除了其他波的干擾，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。圖8正弦波發(fā)生器2.4 由三角波輸出正弦波三角波正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸

9、入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達式為： （6） （7）式中 差分放大器的恒定電流；溫度的電壓當量，當室溫為25時，UT26mV。如果Uid為三角波，設表達式為 （8）式中Um三角波的幅度； T三角波的周期。為使輸出波形更接近正弦波，由圖9可見：傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越窄越好；三角波的幅度Um應正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。圖8為實現(xiàn)三角波正弦波變換的電路。其中Rp1調節(jié)三角波的幅度，Rp2調整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻R2用來減

10、小差分放大器的線性區(qū)。電容C6,C8為隔直電容，C7為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。圖9正弦波發(fā)生器的工作波形2.5 結論該簡易波形產生器是由555定時器所構成的多諧振動器產生方波,方波經過積分器的作用產生三角波，三角波在經過差分放大電路的非線性轉換為正弦波。并滿足以下三個要求：1.電路能夠產生正弦波方波和三角波三種波形；2.電路能夠調節(jié)輸出波形的頻率，范圍為23006500Hz；3.電路能夠顯示輸出波形的類型。3 總結為期一個星期的課程設計已經結束，在這一星期的學習、設計、過程中我感觸頗深。這次課程設計,讓我學會了如何選擇、設計電路。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計

11、，使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還很多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都容易懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次的設計中雖然遇到了很多的問題，認識了一些以前不了解或者不知道的元件，有些雖然沒有用到，但是學習是無限的，雖然第一次做課程設計有很多困難，但是，當自己搞成的 時候有無比的喜悅，一種很自豪的感覺。我感覺設計是對學習知識的運用和個人自己的能力的全面體現(xiàn)，體現(xiàn)了一個人學以致用的能力。只有在真正的運用中才能更好的掌握知識，這樣的學習才會有效率，才能長久的記憶。

12、在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次對函數信號發(fā)生器的設計,更加讓我明白了理論聯(lián)系實際的重要性.明白了動手實踐的重要性.因為理論與實際畢竟有一定的距離.同時這次設計加深了我對所學知識的理解.總之，“實踐是檢驗真理的唯一標準”。致謝我能順利的完成這次課程設計要感謝老師的悉心指導和同學的熱心幫助，沒有你們的點撥我不可能搞成這次設計，是你們的指導才讓我的設計更加完善合理，并讓我從中學到很多實踐知識，謝謝你們！參考文獻1.何小艇，電子系統(tǒng)設計，浙江大學出版社，2001年6月2.姚福安，電子電路設

13、計與實踐，山東科學技術出版社，2001年10月3.王澄非，電路與數學邏輯設計實踐，東南大學出版社，1999年10月4.李銀華，電子線路設計指導，北京航空航天大學出版社，2005年6月5.康華光，電子技術基礎，高教出版社，2003年6.劉祖剛，模擬電路分析與設計基礎，機械工業(yè)出版社，2008年1月.7.劉征宇，電子線路設計與制作，福建科學技術出版社，2004年4月8.胡宴如，模擬電子技術(第二版)，高等教育出版社 2006年附錄一：總原理圖附錄二：元器件選型符號類型數目R22 R23可調電阻2R1,R2,R3電阻3R4可調電阻1R6,R7電阻2R12電阻1RP1滑動電阻1RP2滑動電阻1R8，R

14、9電阻2R10,R11電阻2D1，D2二極管2A運放1Q1,Q2,Q3,Q4三極管4C1,C2電容2C3,C4,C5電容3C6,C7,C8電容3NE555D555計時器1S1開關1附錄三：555定時器的介紹555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測。 目前生產的定時器有雙極型和CMOS兩種類型，其型號分別有NE555(或5G555)和C7555等多種。它們的結構及工作原理基本相同。通常，雙極型定時器具有較大的驅動能力，而CMOS定時器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。555

15、定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型定時器電源電壓范圍為516V，最大負載電流可達200mA；CMOS定時器電源電壓范圍為318V，最大負載電流在4mA以下。第一節(jié) 電路組成圖9為555集成定時器555定時器的電氣原理圖和電路符號，其由五個部分組成：（1）由三個阻值為5k的電阻組成的分壓器；（2）兩個電壓比較器C1和C2： v+v，vo=1； v+v，vo=0。（3）基本RS觸發(fā)器；（4）放電三極管T及緩沖器G 圖9 555定時器的電氣原理圖和電路符號 (a)原理圖 （b）電路符號第二節(jié) 引腳的作用1引腳：接地端，與地相接；2引腳：觸發(fā)輸入端；3引腳: 電壓輸出端；4引腳：

16、RD復位端：當 端接低電平，則時基電路不工作，此時不論 、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。5引腳: 電壓控制端；若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6引腳: 閾值輸入端；7引腳：放電端；8引腳： 電源輸入端。外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。第三節(jié) 基本功能當5腳懸空時，比較器C1和C2的比較電壓分別為和（1）當VI1，VI2時，比較器 C1輸出低電平，C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管T導通，輸出端V0為低電平。（2）當VI1，VI2時，比較器 C1輸出高電平，C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，放電三極管T截止，輸出端V0為高電平。（3）當VI1時，比較器 C1輸出高電平，C2也輸出高電平，即基本RS觸發(fā)器R=1，S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。由于閾值輸入端(vI1) 為高電平（）時，定時器輸出低電平，因此也將該端稱為高觸發(fā)端（TH）。因為觸發(fā)輸入端(