摘要
函數信號發生器是壹種能夠產生三角波、鋸齒波、矩形波(包括方波)、正弦波等各種波形的電路，稱為函數信號發生器。函數信號發生器廣泛應用於電路實驗和設備檢測中。現在我們通過函數信號發生器的原理和組成，設計壹個可以變換三角波、正弦波、方波的簡易發生器。通過對電路的分析和參數的確定，我們選擇了最適合本課題的方案。在滿足項目要求的前提下，確保最經濟、最便捷、最優化的設計策略。根據設計方案，選擇具體原件，焊接具體實物圖，並在實驗室調試焊接實物圖，觀察效果並與課題要求的性能指標進行對比。最後，分析了誤差產生的原因和影響因素。
關鍵詞:方案確定、參數計算、調試、誤差分析。
提出1.1的問題
函數發生器用於產生波形、三角波和正弦波。
1，主要技術指標
頻率範圍為10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz。
頻率控制模式通過改變RC時間常數來手動控制信號頻率。
通過改變控制電壓Uc來實現電壓控制頻率VCF。
輸出電壓正弦波Upp≈3 V的幅度連續可調；
三角波Upp≈5 V的幅度連續可調；
方波Upp≈14 V的幅度連續可調。
波形特征方波的上升時間小於2s；
三角波的非線性失真小於65438±0%；
正弦波的諧波失真小於3%。
2.設計要求
(1)根據技術指標要求和實驗室條件，設計原理電路圖，分析工作原理，計算元件參數。
(2)列出所有部件和裝置，並提交給實驗室作為備件。
(3)安裝調試設計電路，達到設計要求。
(4)記錄實驗結果。
1.2的基本原理
1，函數發生器的組成
函數發生器壹般指能自動產生正弦波、方波、三角波等電壓波形的電路或儀器。電路形式可以由運算放大器和分離元件組成；也可以使用單片集成函數發生器。根據不同用途，有產生三種或三種以上波形的函數發生器。本課題介紹方波、三角波、正弦波函數發生器的方法。
1.3提出問題的解決方案和選擇。
1，三角波轉化為正弦波。
它由運算放大器和分立元件組成。方波-三角波-正弦波函數發生器的電路組成如圖1所示。由於技術難點在於三角波到正弦波的轉換，下面將詳細介紹三角波到正弦波的轉換。
圖1
(1)利用差分放大電路實現三角波到正弦波的轉換。
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，波形變換的過程如圖2所示。從圖中可以看出，傳輸特性曲線越對稱，線性區域越窄越好。三角波的振幅Uim應剛好使晶體接近飽和區或截止區。
㎝
圖2
方案壹:用差分放大電路實現三角波到正弦波，用集成運算放大器組成的電路實現函數發生器。
(2)利用二極管折線近似電路實現三角波到正弦波的轉換。
二極管虛線近似電路圖3
根據二極管折線近似電路實現三角波到正弦波轉換的原理圖，可以得到如表3所示的輸入輸出特性曲線。
在設計頻率調整部分時，可以按照1000pF、0.01 μ f、0.1μF三個頻段給出三個電容值，然後計算出R的大小。手動控制和電壓控制電路需要容易更換。為了滿足方波的前沿和後沿時間以及正弦波的最高工作頻率(10kHz)的要求，在積分器、比較器、正弦波轉換器和輸出級都要選用Sr值較大的運算放大器(如LF353)。為保證正弦波失真較小，應正確計算二極管網絡的電阻參數，調整輸出三角波的幅值和對稱性。輸入波形不能包含DC分量。
方案二:用二極管折線近似電路和集成運算放大器組成的電路實現函數發生器。
(3)圖為μA741和5G8038組成的精密壓控振蕩器。當8個引腳連接到連續可調的DC電壓時，輸出頻率也是連續可調的。當該電壓最小時(約為0)。輸出頻率最低，電壓最大時輸出頻率最高；5G8038控制電壓的有效範圍為0-3V。由於5G8038在10: 1的掃描頻率範圍內線性度只有0.2%，並且在更大的範圍內(如1000: 1)線性度變差，所以控制電壓經過μA741後送到5G8038的8個管腳，會有效改善。如果引腳4和5的外部電阻相等且為R，則輸出頻率可由下式確定:
f=0.3/RC4
設函數發生器的最大工作頻率為2kHz，定時電容C4可由上式得到。
在電路中，RP3用於調節高頻波形的對稱性，而RP2用於調節低頻波形的對稱性。調整RP3和RP2可以改善正弦波的失真。設置穩壓管VDz是為了避免5G8038因8腳負壓過大而出現異常工作。