函数信号发生器设计方案

函数信号发生器的设
计与制作
目录
一.设计任务概述
二.方案论证与比较
三.系统工作原理与分析
四.函数信号发生器各组成部分的工作原理
五.元器件清单
六．总结
七.参考文献
函数信号发生器的设计与制
一．设计任务概述
（1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。

（2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计
（3）指标：
输出波形：正弦波、三角波、方波
频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz
输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V；
二、方案论证与比较
2.1·系统功能分析
本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。

在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案：
2.2·方案论证
方案一∶采用传统的直接频率合成器。

这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。

但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。

方案二∶采用锁相环式频率合成器。

利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。

这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。

但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。

而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。

方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。

改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz～300K 方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。

该电路已经用于实际电路的实验操作。

三、系统工作原理与分析
采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过场效应管正弦波转换电路形成正弦波，波形转换原理图如下：
四．函数信号发生器各组成部分的工作原理：
4.1方波-----三角波的产生
方波一三角波一正弦波信号发生器电路由运算放大器电路及分立元件构成，它利用比较器产生方波输出；方波通过积分产生三角波输出。

如图：运算放大器A1、A2用一只双运放uA747
工作原理如下：若A点断开运算放大器A1与B1、R2、R3及RP1组成电压比较器，R1
称为平衡电阻，C1称为加速电容可加速比较器的翻转；运放的反相端接基准电压，即V-=0,,；比较器的输出端VO1的高电平等于电源电压+VCC，低电平等于负电源电压-VCC ，当比较器的V+=V-=0时，比较器翻转，输出从高电平VCC跳转到低电平-VEE，或从低电平-VEE跳到高电平+VCC。

（该电路可产生频率范围为1HZ-10HZ和10HZ-100HZ二档，输出电压，方波Vpp<=24v,三角波Vpp=8V）
4.2三角波---正弦波转换电路的工作原理
三角波正弦波转换电路利用了场效应管3DJ13A
如图：
工作原理如下：利用场效应管V1和放大器A1等组成的正弦波转换电路。

它利用了场效应管3DJ13A和A1等组成的正弦波转换电路。

它利用了场效应Id-Uds曲线中的正弦关系区域。

调节Rp可改善输出波形的失真。

4.3信号发生器的整体电路图
五．元件清单
六总结
在这次课程设计中我和同组所做的题目是基于场效应管的函数发生器的设计和开发，当时拿到这道题目是心里暗自窃喜，以为这道题目的程序老师上课都讲过再加上学期做过类似的模电设计，想到这些心里更是感觉轻松了很多。

首先我先讲这个设计的思路梳理了一下，这时我发现这次的设计和以前的设计有了很大的区别，以前只是单纯的想完成某项功能要借助很多其他器件来完成，而现在所学的要自己设计整个方案，这样我们就放弃了以前的依赖心理从头做起，通过网络和书本以及protel 99SE软件的应用完成了整个设计，最后，在设计中可能还将会有不当之处，望老师指导改正。

七．主要参考文献
1.戴伏生主编《基础电子电路设计与实践》
2.宋启峰主编《电子测量技术》
3.《电子技术与项目训练》模拟部分。