专业：电气工程卓越人才 姓名： 卢倚平 实验报告
学号： 3150101215 日期： 2017.7.6 地点： 东三404 课程名称：低频函数信号发生器的设计 指导老师： 林平 成绩：__________________ 实验名称：低频函数信号发生器的设计 实验类型： 设计与仿真 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得
二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）
一、实验目的和要求
1、设计题目：低频函数信号发生器； 2、任务与要求（主要技术性能指标）： 1、可同时输出方波、三角波、正弦波 信号频率：10Hz~10KHz
可分三段控制： 10Hz~100Hz； 100Hz~1KHz；1KHz~10KHz
方波的输出幅值≥5V，三角波的输出幅值为5V，正弦波的输出幅值＞3V。 2、波形精度
方波上升沿和下降沿时间： t f ? 2 us t r ? 2us 三角波的线性度： ?1%VomN
Vi2? 正弦波的谐波失真度 i?2?2%V13、输出方式指标
（1）恒压源输出要求：输出电压幅度连续可调，最大输出电压（峰峰值）不小于20V，负载电压调整率 ?voR?1.1?1 % RL=100Ω～1KΩ， v ? oo（2）恒流源输出要求：输出电流连续可调，最大输出电流（峰峰值）不小于200mA，负载电流调整率 ?Io?1%Ro?9K? RL=0～90Ω ， Io?
（3）功率输出要求：RL=50Ω ，
Pomax?1W
（4）输出限流保护功能：IO > 400 mA (峰-峰)，输出晶体管自动限流
二、理论设计
方波三角波发生电路采用由积分器与滞回比较器组成的电路，如图1所示。电路中，VREF1是对称调节
点，VREF2是零位调节点，当VREF1和VREF2都接地时的输出波形如2所示。通过分析，可以得到：
图1 方波三角波发生电路
图2 方波三角波发生电路波形
三角波的输出幅值为
Vom1?R3VZ R4方波的输出幅值为
Vom2?VZ?VZ1?0.7V
三角波和方波的频率为
R1f??4，式中R由R1与Rw1串联而成，C取C1、C2或C3。
4RCR3根据设计要求，稳压管Dz1、Dz2应取稳压值在5V以上的稳压管，仿真时用D1N750（稳压值为4.7V），则方波的输出幅值为VZ=5.4V。取R3=20 k?，R4=21.6 k?（R4可由一个20 k?的固定电阻与一个2 k?的可变电阻串联而成），则三角波的输出幅值为5V。C1取0.1μF，对应于10Hz~100Hz的频率，C2取0.01μF，对应于100Hz~1kHz的频率，C3取0.001μF，对应于1kHz~10kHz的频率，则
Rmin?Rmax?R4?27 k?
4fmaxCR31?R4?270 k?
4fminCR31?取R1=20 k?，Rw1=300 k?即可。R2、R5为集成运放的平衡补偿电阻，取R2=20 k?，R5=10 k?。R6是稳压管的限流电阻，设集成运放饱和输出电压为14V，取R6=2 k?，则稳压管的稳压电流约为8mA。
当要求输出对称的方波或三角波时，一般使用情况下，VREF1和VREF2都接地。只有在方波的占空比不为50%，或三角波的正负幅度不对称时，可通过改变VREF1和VREF2的大小和方向来加以调整。VREF1用于调整方波的占空比，当VREF1＞0时，方波的占空比＞50%；当VREF1＜0时，方波的占空比＜50%。VREF1的范围应在+VZ与-VZ之间，VREF1可通过电阻器与电阻对电源分压来获得，在此不再赘述。VREF2用于调整三角波的零位，当VREF2＞0时，三角波上移，但三角波的峰峰值幅度保持不变；当VREF2＜0时，三角波
R3R3VZ与?VZ之间，VREF2也可通过电阻器与电阻对电源分压来获得。 下移。VREF2的范围应在?R4R4正弦波信号由三角波经过折线法将三角波波形转化为近似的正弦函数波形，输出近似的正弦电压波形。
折线法的转换原理如图3所示，图中假设在T/2时间内均匀地设置了六个断点，即作为七段逼近，每段按时间均匀分布为T/14。
图3 折线法转换原理
若设正弦波在过零点处的斜率与三角波斜率相同，即
2???d?VOmsint?T??dtt?0?VImT4，则有
VOm?2?： VIm?0.64VIm。由此可推断出各断点上应校正到的电平值（设VIm = 5 V）
VOm?2?VIm?3.18 V
2?TVO1?VOmsin(?)?1.38 V
T142?TVO2?VOmsin(?)?2.49 V
T72?3TVO3?VOmsin(?)?3.09 V
T14三角波转换为正弦波的电路如图4所示。电路中，D1 ~ D6 组成二极管网络，在输入信号的正半周内，由D1 ~ D3 实现逐段校正，在负半周内，则由D4 ~ D6 实现逐段校正。三极管T1、T2构成电压跟随器，提供±V1、±V2、±V3电压，作为各二极管的动作电平。运放A组成电压跟随器，作为函数转换器与负载之间的缓冲隔离。