[信号发生器实验报告(波形发生器实验报告)] 信号发生器的组成
时间：2020-07-22 12:53:31 来源：天一资源网 本文已影响 人 
信号发生器
一、实验目得
1、掌握集成运算放大器得使用方法,加深对集成运算放大器工作原理得理解。
2、掌握用运算放大器构成波形发生器得设计方法。
3、掌握波形发生器电路调试与制作方法 。
二、设计任务
设计并制作一个波形发生电路,可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号.
三、具体要求
(1)可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号,波形人眼观察无失真。
(2）利用一个按钮，可以切换输出波形信号。。
(3)频率为1-2KHz 连续可调,波形幅度不作要求。
(4)可以自行设计并采用除集成运放外得其她设计方案
(５）正弦波发生器要求频率连续可调，方波输出要有限幅环节,积分电路要保证电路不出现积分饱与失真.
四、设计思路
基本功能：首先采用ＲＣ桥式正弦波振荡器产生正弦波，然后通过整形电路(比较器)将正弦波变换成方波,通过幅值控制与功率放大电路后由积分电路将方波变成三角波，最后通过切换开关可以同时输出三种信号。
五、具体电路设计方案
Ⅰ、RC桥式正弦波振荡器
如左图1所示,正弦波振荡器采用RC桥式振荡器产生频率可调得正弦信号。J
如左图1所示,正弦波振荡器采用RC桥式振荡器产生频率可调得正弦信号。J1a、J1b、J2a、J2b为频率粗调,通过J1 J2 切换三组电容,改变频率倍率。RP1采用双联线性电位器50k,便于频率细调,可获得所需要得输出频率。RP2 采用200k得电位器,调整RP2可改变电路Af 大小,使得电路满足自激振荡条件,另外也可改变正弦波失真度,同时使正弦波趋于稳定。下图2为起振波形。
?电路得振荡频率为:
将电阻１２ｋ,62k及电容100n,２２ｎ，4、４n分别代入得频率调节范围为:24、7Hｚ~１２7、６Ｈｚ,116、7Hz～603、2Hz，58３、７Hｚ～3015Hｚ。因为低档得最高频率高于高档得最低频率,所以符合实验中频率连续可调得要求。
RP2 R4 R１3 组成负反馈支路，作为稳幅环节.R１3与Ｄ1、D2并联,实现振荡幅度得自动稳定。D1、D2采用1N４001二极管。
在ｍultisim软件仿真时,调节电位器25%~35％时能够起振。
电路起振条件:,代入数据解得
Ⅱ方波发生器
由正弦波振荡器产生得一定频率得正弦信号经过比较器产生一同频率得方波。如图3。
电路输出端引入得限流电阻R6 与两个背靠背得稳压管Ｄ３、D4(采用１N473４）组成双向限幅电路。
ＵA74１在这里实际上就是一个电压比较器,当输入电压比基准电压高时,输出高电平,当输入电压比基准电压低时,输出低电平,输出端输出与输入同频率得方波。
图3 图４
Ⅲ比例运算放大电路
转换开关J5得作用就是通过开关切换与比例运算放大电路连接,输出一定幅度得正弦波或方波.通过调节ＲP3(200k)调节放大倍数,.如图4所示。
在mｕｌtisim软件仿真时,当ＲP3 调节到50%时,(计算结果=10、0３３）放大前信号(左图5)与放大后信号(右图６)如下图所示．
图5 图6
两幅图所占格数基本一致,左图中每格代表１０v,右图中每格则代表100v，则此时信号约被放大了１0倍。
Ⅳ三角波发生器
被放大后得方波信号通过积分电路既可得到三角波。>> t
被放大后得方波信号通过积分电路既可得到三角波。
>> tm
tm就是充电至饱与时间,如此选择参数可以保证电路不出现积分饱与失真,符合设计要求。
将J公共端接到示波器上，当Ｊ5与J状态均处于上图状态时,输出得就是正弦波，当拨下J5 但Ｊ状态如上图时,输出得就是方波,当同时拨下J５与Ｊ时,输出得就是三角波.
总电路图如下图所示:
六、实验过程及内容：
1按照原理计算参数,确定选用电容电阻得参数
２按照原理图用muｌtisｉm进行仿真
3按照电路图在电子实验箱中连线，进行测试
4按照电路图焊电路板
5对焊好得电路板进行测试:观察波形及记下实际可调频率,并进行误差分析。
观察到得波形如下图所示:
实测频率为：
２３、5 Hz ~124、2 Hz,1１3 Ｈｚ～５95 Ｈz,,５62Hz~287０Hz
七、数据处理分析
1波形均未失真,符合设计要求
2频率实测值与理论值得比较
低档
中档
高档
ｍin
max
miｎ
ｍａx
ｍin
ｍax
实测值
23、5
124、２
1
0
理论值
24、7
127、6
1１6、7
603、2
５83、7
301５
相对误差
4、86％
2、66％
3、１７%
1、36%
3、７２％
4、8１%
由上表可知,实测频率均比理想频率小,当仍符合低档得最高频率高于高档得最低频率,所以符合实验中频率连续可调得要求。
出现误差得可能原因有:
1）电容与电阻实际值与标值不完全一致，可能偏大.
２）导线有微小阻抗,导致电路中阻抗增大。
八、所用元器件列表
名称
数量
uA74１
４
双联线性电位器５0k
１
电位器２00ｋ
2
稳压二极管１N4732
2
二极管1N４0０1
２
拨动开关
6
电阻
14
电容
9
九、所用芯片介绍
uＡ741（单运放)就是高增益运算放大器,用于军事,工业与商业应用。这类单片硅 HYＰEＲＬIＮＫ ”” \t ＂_ｂlａnk” 集成电路器件提供输出短路保护与闭锁自由运作． ?
芯片 HYPERLINK "” \t ”_blaｎk” 引脚与工作说明:?1与５为偏置(调零端)，
２为正向输入端,
3为反向输入端,
4接地，
6为输出，
７接电源
８空脚
内部结构图:
十、收获与体会：
通过本次实验充分认识到思考问题得重要性，碰到问题时要冷静分析电路图,实验与理论得结合才能更好得完成设计。又通过本次实验,从设计电路到焊接以及到最后调试都就是慢慢摸索,认真思考,团结合作,学到了很多知识与经验.
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