圖2.1.1  函數信號發生器硬件測試組成框圖

圖2.1.2  函數信號發生器軟件測試組成框圖

圖3.1.1 硬件電路圖

圖3.1.2  XR2206引腳圖

圖3.1.3  XR2206內部結構圖

                                                              (3.2.1)

                                         （3.2.2）

                             （3.2.3）

圖3.1.4  PCB電路圖

圖3.2.1 軟件仿真整體電路圖

由比較器和積分器組成方波—三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。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時，可以有效地抑制零點漂移，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。

工作電路如圖3.2.2所示，此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環節，又作為反饋網絡，通過RC充、放電實現輸出狀態的自動轉換。設某一時刻輸出電壓則同相輸入端電位。通過對電容C正向充電，如圖中實線箭頭所示。反相輸入端電位n隨時間t的增長而逐漸增高，當t趨于無窮時，趨于；但是，一旦再稍增大，從躍變為,與此同時從躍變為。隨后，又通過對電容C反向充電，如圖中虛線箭頭所示。隨時間逐漸增長而減低，當t趨于無窮大時，趨于；但是，一旦=,再減小，就從躍變為，從躍變為，電容又開始正相充電。上述過程周而復始，電路產生了自激振蕩。

圖3.2.2 方波發生電路

工作原理如下：

如圖2.2.3所示，若a點斷開，運算發大器與、及、組成電壓比較器，為加速電容，可加速比較器的翻轉。運放的反相端接基準電壓，即=0，同相輸入端接輸入電壓，稱為平衡電阻。比較器的輸出的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負電源電壓-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）,當比較器的時，比較器翻轉，輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee,或者從低電平Vee跳到高電平Vcc。設Uo1=+Vcc,則

將上式整理，得比較器翻轉的下門限單位-為

若Uo1=-Vee,則比較器翻轉的上門限電位Uia+為

比較器的門限寬度

由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性，a點斷開后，運放與、、及組成反相積分器，其輸入信號為方波，則積分器的輸出為

  時，

時，

可見積分器的輸入為方波時，輸出是一個上升速度與下降速度相等的三角波，a點閉合，既比較器與積分器首尾相連，形成閉環電路，則自動產生方波-三角波。

三角波的幅度為

方波-三角波的頻率f為

由以上兩式可以得到以下結論：

電位器在調整方波-三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用改變頻率的范圍，實現頻率微調。

方波的輸出幅度應等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應不超過電源電壓+Vcc。

電位器可實現幅度微調，但會影響方波-三角波的頻率。

圖4 三角波-正弦波轉換電路

如圖4所示，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：

式中

——差分放大器的恒定電流；

——溫度的電壓當量，當室溫為25oc時，≈26mV。

如果為三角波，設表達式為

式中——三角波的幅度；

　     T——三角波的周期。

為使輸出波形更接近正弦波，由圖6可見：

傳輸特性曲線越對稱，線性區越窄越好；

三角波的幅度Um應正好使晶體管接近飽和區或截止區。

圖5為實現三角波——正弦波變換的電路。其中調節三角波的幅度，調整電路的對稱性，其并聯電阻用來減小差分放大器的線性區。電容，，為隔直電容，為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。

              圖5 三角波-正弦波變換電路的仿真圖            

圖6 三角波-正弦波變換

（1）方波-三角波中電容變化（關鍵性變化之一）

實物連線中，我們一開始很長時間出不來波形，后來將從10uf（理論時可出來波形）換成0.1uf時，順利得出波形。實際上，分析一下便知當=10uf時，頻率很低，不容易在實際電路中實現。

（2）三角波-正弦波部分

比較器和積分器的元件計算如下。

由式（3-61）得

即

取，則，取，為47KΩ的點位器。區平衡電阻

由式

可知當時，取=10uF，則，取，為100KΩ電位器。當時，取C1=1uF以實現頻率波段的轉換，R4及RP2的取值不變。取平衡電阻R17為10千歐。

三角波—正弦波變換電路的參數選擇原則是：隔直電容、、要取得較大，因為輸出頻率很低，取，濾波電容視輸出的波形而定，若含高次斜波成分較多，可取得較小，一般為幾十皮法至0.1微法。=100歐與=100歐姆相并聯，以減小差分放大器的線性區。差分放大器的幾靜態工作點可通過觀測傳輸特性曲線，調整及電阻R*確定。

我們通過動手實踐操作，進一步學習和掌握了有關高頻原理的有關知識，特別是動手操作方面，加深了對函數發生器的認識，進一步鞏固了對高頻知識的理解，也對XR2206的基本工作原理和調試儀器有了一定的了解。在設計時我們根據課題要求，復習了相關的知識，還查閱了相當多的資料，這也在一定程度上拓寬了我們的視野，豐富了我們的知識。這次的高頻設計重點是通過實踐操作和理論相結合，提高動手實踐能力，提高科學的思維能力。在接觸設計之前，因為這門的難度很深度，我對高頻是敬而遠之的心態，所以基礎知識以及邏輯推理思維方面都是相當欠缺。在對高頻的實驗模塊操作方法所知甚少和對調試知識幾乎一無所知的程度

以上的Word格式文檔51黑下載地址：

文檔.doc (757.02 KB, 下載次數: 119)