AFG3000系列任意波形/函數發生器是一種多波形的信號源。它可以產生正弦波、方波、三角波、鋸齒波,甚至任意波形。有的函數發生器還具有調制的功能,可以進行調幅、調頻、調相、脈寬調制和VCO控制。
函數發生器有很寬的頻率范圍,使用范圍很廣,它是一種不可缺少的通用信號源。可以用于生產測試、儀器維修和實驗室,還廣泛使用在其它科技領域,如醫學、教育、化學、通訊、地球物理學、工業控制、**和宇航等。編輯本段如何設計 設計一個函數發生器使得能夠產生方波、三角波、正弦波。
主要技術指標
頻率范圍 10Hz~100Hz,100Hz~1000Hz,1kHz~10kHz 頻率控制方式 通過改變RC時間常數手控信號頻率 通過改變控制電壓Uc實現壓控頻率VCF 輸出電壓 正弦波Upp≈3 V 幅度連續可調; 三角波Upp≈5 V 幅度連續可調; 方波Upp≈14 V 幅度連續可調. 波形特性 方波上升時間小于2s; 三角波非線性失真小于1%; 正弦波諧波失真小于3%。
設計要求
(1) 根據技術指標要求及實驗室條件自選方案設計出原理電路圖,分析工作原理,計算元件參數。 (2) 列出所有元、器件清單報實驗室備件。 (3) 安裝調試所設計的電路,使之達到設計要求。 (4) 記錄實驗結果。 1、函數發生器的組成 函數發生器一般是指能自動產生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或者儀器。電路形式可以采用由運放及分離元件構成;也可以采用單片集成函數發生器。根據用途不同,有產生三種或多種波形的函數發生器,本課題介紹方波、三角波、正弦波函數發生器的方法。
方案選取
(一)方案一:三角波變換成正弦波 由運算放大器單路及分立元件構成,方波——三角波——正弦波函數發生器電路組成如圖1所示,由于技術難點在三角波到正弦波的變換,故以下將詳細介紹三角波到正弦波的變換。 1。利用差分放大電路實現三角波——正弦波的變換 波形變換的原理是利用差分放大器的傳輸特性曲線的非線性,波形變換過程如圖2所示。由圖可以看出,傳輸特性曲線越對稱,線性區域越窄越好;三角波的幅度Uim應正好使晶體接近飽和區域或者截至區域。方案一:用差分放大電路實現三角波到正弦波以及集成運放組成的電路實現函數發生器 2。 用二極管折線近似電路實現三角波——正弦波的變換 二極管折線近似電路 圖3 根據二極管折線近似電路實現三角波——正弦波的變換的原理圖,可得其輸入、輸出特性曲線如入3所示。 頻率調節部分設計時,可先按三個頻率段給定三個電容值:1000pF、0.01Μf、0.1μF然后再計算R的大小。手控與壓控部分線路要求更換方便。為滿足對方波前后沿時間的要求,以及正弦波*高工作頻率(10kHz)的要求,在積分器、比較器、正弦波轉換器和輸出級中應選用Sr值較大的運放(如LF353)。為保證正弦波有較小的失真度,應正確計算二極管網絡的電阻參數,并注意調節輸出三角波的幅度和對稱度。輸入波形中不能含有直流成分。 (二)方案二:用二極管折線近似電路以及集成運放組成的電路實現函數發生器 圖是由μA741和5G8038組成的精密壓控震蕩器,當8腳與一連續可調的直流電壓相連時,輸出頻率亦連續可調。當此電壓為*小值(近似為0)時。輸出頻率*低,當電壓為*大值時,輸出頻率*高;5G8038控制電壓有效作用范圍是0—3V。由于5G8038本身的線性度僅在掃描頻率范圍10:1時為0.2%,更大范圍(如1000:1)時線性度隨之變壞,所以控制電壓經μA741后再送入5G8038的8腳,這樣會有效地改善壓控線性度(優于1%)。若4、5腳的外接電阻相等且為R,此時輸出頻率可由下式決定: f=0.3/RC4 設函數發生器*高工作頻率為2kHz,定時電容C4可由上式求得。 電路中RP3是用來調整高頻端波形的對稱性,而RP2是用來調整低頻端波形的對稱性,調整RP3和RP2可以改善正弦波的失真。穩壓管VDz是為了避免8腳上的負壓過大而使5G8038工作失常設置的。 (三)方案三:用單片集成函數發生器5G8038 可行性分析: 上面三種方案中,方案一與方案二中三角波——正弦波部分原理雖然不一樣,但是他們有共通的地方就是都要認為地搭建波形變換的電路圖。而方案三采用集成芯片使得電路大大簡化,但是由于實驗室條件和成本的限制,我們首先拋棄的是第三種方案,因為它是犧牲了成本來換取的方便。其次是對方案一與方案二的比較,方案一中用的是電容和電阻運放和三極管等電器原件,方案二是用的二極管、電阻、三極管、運放等電器原件,所以從簡單而且便于購買的前提出發我們選擇方案一為我們*終的設計方案。
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