函數發生器課程設計(Multisim仿真+PCB實物)


首先展示仿真原理圖、PCB圖和實物焊接測試圖



一、設計要求:

​ 頻率范圍為:10-99Hz,頻率控制方式為:用可調電阻手動控制信號頻率;通過改變控制電壓Uc實現壓控頻率(VCF);輸出電壓:正弦波UPP≈2V 幅度連續可調,鋸齒波UPP≈4V 斜率連續可調,方波UPP≈5V 占空比連續可調;波形特性:方波上升時間小於2uS;三角波非線性失真小於1%;正弦波諧波失真小於3%。

二、方案選擇:

方案一:利用比較器產生方波,后用積分器產生三角波,經過差分放大電路轉換為正弦波,

優點:該電路是將遲滯比較器、反向積分電路和差分電路結合起來的電路。產生的方波,三角波、正弦波的頻率和幅值都是較容易調節,波形失真較小,差分放大器具有工作點穩定,輸入阻抗高,抗干擾能力強。
缺點是:所用的元器件較多,電路較復雜。產生的正弦波是由三角波飽和失真和截止失真得到的,所以得到的波形是近似正弦波,和正弦波形還是有微小差異。

方案二:由RC橋式振盪產生正弦波,再經遲滯比較器和積分電路產生方波和三角波

優點:RC振盪電路可產生1Hz~1MH范圍的正弦波,產生波形的頻率范圍很廣,正弦波波形較標准,振幅和頻率較穩定,頻率調節方便.

缺點是:用RC橋式電路及整形積分電路構成的函數發生器所產生的信號難控制,不易調試,開始時略大於3起振,只能起振后再調試大小。電阻的改變對信號幅度的改變比較大,調節不是線性關系。

方案三:利用比較器產生方波,后用積分器產生三角波,再通過二階低通濾波產生正弦波,

優點:電路簡單,所用元器件數量少,電路焊接簡單
缺點:電路的穩定性和抗干擾較差,調節波形比較費勁。由於正弦波是通過低通濾波實現的,波形還是和正弦波有略微區別。

綜合選擇我們采用了方案一。

三、單元電路設計:




三角波—正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成差分放大器具有工作點穩定,輸入阻抗高,抗干擾能力較強等優點。特別是作為直流放大器,可以有效的抑制零點漂移,因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析表明,傳輸特性曲線的表達式為:

為使輸出波形更接近正弦波:1、傳輸特性曲線越對稱,線性區越窄越好。2、三角波的幅度Um應正好使晶體關接近飽和區或截止區。3、圖2-9為實現三角波—正弦波變換的電路。其中R7調節三角波的幅度,R11調整電路的對稱性,三角波中隔直電容C4、C6要取得較大,輸出頻率低,取得C4=C6=470uF,濾波電容C3=100nF濾除高頻波形。

實物測試結果:


基本達到了要求,完善就靠各位大佬發揮啦!

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