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函數信號發生器電路制作

由圖1可知這是一個波形發生電路,運放B和R1、R3、W2、R2、雙向穩壓管組成電壓比較器,產生方波信號;運放A和C1、R4、W1組成積分電路,實現方波到三角波的轉換[1];運放C和R21、R20、W3組成反向比例運放電路,對積分線路輸出的的三角波進行電壓幅值放大;D1~D6和Q1、Q2及外圍電阻組成三角波變換為正弦波電路;運放D組成跟隨器,提高電路帶負載能力.

1 電路原理分析

1.1 方波和三角波產生電路

運放A工作在線性區,運放B工作在非線性區(設雙向穩壓管的穩壓值為±u z),其輸出為正飽和或負飽和,即為方波信號.運放B同向端電壓幅值:

u+=w″2

w2

u o1+

w′2

w2

(±u z)=0

三角波的幅值:

u o1=±w′2

w″2

u2(1)

a點斷開后,運放A及周圍元件組成積分電路,其輸入為方波(±u z)輸出為三角波.

u o1=-

1

w1c1∫u o2dt

當u o2=+u z時,u o1=-

u z w1c1

t

當u o2=-u z時,u o1=

u z w1c1

t

可見,積分器輸入為方波時,輸出是一個上升速率和下降速率相等的三角波.a點閉合后,即比較器與積分器首尾相連,形成閉合電路,則自動產生方波—三角波

方波—三角波頻率:

f=

w″2

4w′2w1c1

(2)

由式(1)(2)知:

(1)要實現頻率的粗調可以改變電容c1,可用w1實現微調,電容要使用漏電流小的鉭電容.

(2)調節w2可進行三角波幅值的微調.

1.2 三角波—正弦波變換電路

由圖1將三角波變換成正弦波采用了典型二極管網絡變換電路.三極管Q1、Q2和w4、w5等元件組成偏置電壓,通過w4、w5實現偏置電壓的可調.

當三角波u o3的瞬時值很小時,由于小于偏置電壓所有的二極管均截止,輸入的三角波經運放D后直接輸出,即u o4=u o3[

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2];

當三角波的瞬時電壓u i上升到u1時(見圖2)二極管D1導通,電阻R7、R8、D1、R10組成第一級分壓器,輸入三角波分壓器分壓后傳送到輸出端,輸出電壓比輸入電壓低.

u o4=

R8+R10

R7+R8+R10

u o3

當三角波的瞬時電壓u i上升到u2時,二極管D2導通,與第一級分壓器的電阻一起構成二級分壓器,使的分壓器的分壓比更小,輸出電壓衰減幅度更大些.隨著輸入三角波的不斷增大,二極管D3依次導通.

同理,當三角波由峰值逐漸減小時,二極管D1,D2, D3依次截止,可見網絡的級數越多,逼近的程度越好.

圖2 三角波變換為正弦波

2 元器件的選配

由于放光二極管工作電流一般為10-20mA左右,R24、R25取電阻為1K;由于電路用了四個運放,即用一片LM324即可;W1取2K電位器,C1采用漏電流小的鉭電容,取0.2u f W2取10K電位器;D1~D6—選擇開關二極管(1N4148),因為其內阻小,工作頻率高,使電路的高頻段輸出波形好[3].Q1、Q2工作在放大狀態,采用普通二極管C9012和C9013.R12、R9、R15的參數的確定采用ORC AD仿真軟件仿真[4]得出見圖3.為了便于仿真W1、W2用具體參數代入進行電路仿真的,波形見圖4.

3 PC B設計

由原理圖導入到指定PC B規格的封裝中,對元件庫不具備的元件封裝按要求制作完成,PC B布線應精簡,盡可能短,盡量少拐彎,力求線條簡單明了.接地線應盡量加粗,若接地線用很細的線條,則接地電位會隨電流的變化而變化,使抗噪性能降低.因此應將地線加粗,任何信號都不要形成環路,如不可避免,讓環路區盡量小,設計如圖5.

 32 浙江水利水電專科學校學報第21卷

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