课程设计任务书学生姓名：专业班级：通信指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 函数发生器设计初始条件：示波器，万用表，直流稳压源，毫伏表，NE5532要求完成的主要任务:一任务：利用集成运算放大器和晶体管差分放大器等设计一个方波－三角波－正弦波函数发生器。

二要求：设计制作一个方波－三角波－正选波发生器，频率范围10～100 Hz，100 Hz～1 KHz，1KHz～10 KHz；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度连续可调，线性失真小。

时间安排：十八周：查找收集相关资料十九周：初步定下实验方案，进行理论计算，用Multisim仿真二十周：购买元器件，焊电路，写报告指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (3)Abstract (4)1 函数发生器电路的设计 (5)1.1方案选择 (5)1.2器件选择 (6)1.3单元电路的设计 (7)1.3.1 方波发生电路的工作原理 (7)1.3.2方波---三角波转换电路的工作原理 (9)1.3.3三角波---正弦波转换电路的工作原理 (11)1.4电路的参数选择及计算 (13)1.5 总电路 (14)2 仿真结果及分析 (15)3电路的安装与调试 (17)3.1焊接调试中的问题 (17)3.2性能指标测量与误差分析 (17)3.3实物图 (18)4 收获与体会 (19)5元器件清单 (21)摘要函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。

其电路中使用的器件可以是分立器件（如低频函数信号发生器S101全部采用晶体管），也可以是集成电路（如单片集成电路函数发生器ICL8038）。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变换成三角波；也可以先产生方波--三角波，再将三角波变换成正弦波。

本设计中依靠自激振荡产生正弦波，利用施密特触发器原理组成多谐振荡器方波方波，将方波积分产生三角波。

该电路能实现正弦波、三角波的幅值、频率可调，方波频率、占空比可调。

AbstractFunction Generator is able to generate a variety of waveforms, such as the triangle wave, sawtooth, rectangular wave (including square), sine wave circuit. Function generator experiments and equipment testing at the circuit has a very wide range of uses. Through the principle of the function waveform generator and the composition analysis, can be designed to be able to change out of a triangular wave, sine wave, square wave function waveform generator. The circuit used in the device can be discrete devices (such as the low-frequency signal generator S101 function used in all transistors), it can be integrated circuits (such as the monolithic integrated circuit function generator ICL8038). Generate sine, square, triangle wave a variety of programs, such as created in the first sine wave, and then shaping circuit will transform into a square wave sine wave, square wave by the integral circuit will be transformed into the triangle wave; also be created in the first square -- - triangular wave, and then transform into a triangular-wave sine wave.The design of relying on self-oscillating sine wave generated using the principle of the composition of the Schmitt trigger multivibrator square wave square wave triangle wave will produce square points. The circuit can achieve sine wave, triangle wave amplitude, frequency adjustable, square-wave frequency, duty cycle adjustable.1 函数发生器电路的设计1.1方案选择方案一:方波——三角波——正弦波图1-1 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图首先由LM324多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。

系统采用双电源供电，主体部分由LM324集成运放芯片构成的滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路组成。

它由滞回比较器产生方波信号，方波信号经过积分器后产生三角波信号。

三角波信号一路反馈回滞回比较器，作为滞回比较器 ；另一路经二阶有源低通滤波器滤波以后产生正弦波信号。

使用时可以在电路系统的不同输出点得到不同的波形信号。

方案二：正弦波——方波——三角波-原理框图：图1-2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图RC 正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。

先通过RC 正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。

此电路具有良好的正弦波和方波信号。

但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。

原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。

若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路。

方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。

而方案二，关于三角波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且频率调节不如方案一简单方便。

综上，积分电路RC 正弦波振荡电路 电压比较器我们选择方案一。

1.2器件选择器件1：采用ICL8038集成函数信号发生器芯片外加电阻、电容元件，构成波形发生电路。

ICL8038集成函数信号发生器芯片是一种多用途的波形发生器芯片，它可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波。

它的振荡频率可以通过外加的直流电压进行调节，是一种压控集成函数信号发生器。

虽然ICL8038集成函数信号发生器的功能强大，但是它的价格昂贵，而且市面上也较难买到。

如果用ICL8038芯片来制作简易波形发生器系统，则会大大增加系统的制作成本。

器件2：采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

LM324是一种集成运算放大器芯片，它的内部有四个独立的运算放大器。

根据所学的知识，运算放大器可以构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路，可以分别产生方波、三角波和正弦波。

依靠这些电路的组合，就可以制作成简易波形发生器电路。

该电路具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定等特点。

而且LM324集成运放芯片价格低廉，可以降低电路的制作成本。

基于这种考虑，器件2可被选用。

LM324芯片简介：LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。

它设计在较宽的电压范围内单电源工作，但亦可在双电源条件下工作。

本电路在家用电器上和工业自动化及光、机、电一体化领域中有广泛的应用。

其特点如下：有宽的单电源或双电源工作电压范围；内含相位校正回路, 外围元件少；电压输出范围宽；共模输入电压范围宽。

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装（DIP14），外形如图3所示：图1-3 LM324外型图片它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

每一组运算放大器可用图2所示的符号来表示：图1-4 LM324内部的运放单元在电路中的符号它有5 个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。

两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。

LM324的引脚排列见图5：图1-5 LM324引脚图由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。

器件三：NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器。

相比较大多数标准运算放大器，如1458，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。

该仪器是由两个独立的运算放大器组成的电路，本实验可与LM324替代使用。

且价格低廉，易买到，也在选择范围内。

1.3单元电路的设计1.3.1 方波发生电路的工作原理此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。

RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。

设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。