二 实验原理
1．函数信号产生方案
对于函数信号产生电路，一般有多种实现方案， 如模拟电路实现方案、数字电路实现方案(如DDS方 式)、模数结合的实现方案等。 数字电路的实现方案：一般可事先在存储器里 存储好函数信号波形，再用D/A转换器进行逐点恢复。 这种方案的波形精度主要取决于函数信号波形的存 储点数、D/A转换器的转换速度、以及整个电路的时 序处理等。其信号频率的高低，是通过改变 D/A转换 器输入数字量的速率来实现的。
由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器， 一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图6.5所示 为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方 波和三角波发生器。
V01
VN
C 0.022 F
VP
10 K
A1
R3
1K
50 K
R1
RW
A2
V02
20 K
R2
DZ
VZ
图6.5 方波和三角波发生器电路
当：R1=R2=R，C1=C2=C时
1 f 电路的振荡频率 ： 2RC
15K
R2 15K R1
0.01 F
C2 0.01 F
C1
起振的幅值条件 ：
Rf R3
图6.2 R C桥式正弦振荡电路
2
调整电阻RW （即改变 了反馈R f ），使电路起振， 且波形失真最小。如不能起 振，则说明负反馈太强，应 适当加大R f ，如波形失真 严重，则应适当减少R f。 改变选频网络的参数C 或R，即可调节振荡频率。 一般采用改变电容C 作频率 量程切换（粗调），而调节 R作量程内的频率细调。
4.1方波和三角波发生器的工作原理 A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决定。 R1 R2 利用叠加定理可得： V V V
P
R2 R1
01
R2 R1
02
当 Vp＞0时 A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 Vp＜0 时， A1输出为负 即 VO1 = -Vz
V01
VN
实验六 简易函数信号发生器电路的研究
电工电子实训中心
一、实 验 目 的 二、实验原理 三、实验设备和器件 四、实 验 仪 器 五、实验报告 六、预习要求及思考题
一 实验目的
1．通过实验掌握由运算放大器构成正弦波振荡 电路的原理与设计方法。 2．通过实验掌握由运算放大器构成方波和三角 波振荡电路的原理与设计方法。 3．通过实验了解函数信号发生器的调整和主要 性能指标的测试方法。
R2
P
R2 R1
Z
R2 R1 R2
Z
当VO2上升到使Vp略高于0v时，A1的输出翻转到VO1 = +Vz 。
V01
VN
C 0.022 F
VP
10 K
A1
R3
1K
D2 D1
RW 50 K
R3
10 K
R4 2.2 K
A
V0
R2 15K
15K
C2 0.01 F
R1
0.01 F
C1
图6.2 R C桥式正弦振荡电路
为了使振荡幅度稳定，通常在放 大电路的负反馈回路里加入非线性 元件来自动调整负反馈放大电路的 增益，从而维持输出电压幅度的稳 定。图中的两个二极管D1，D2便是 稳幅元件。当输出电压的幅度较小 时，电阻R4两端的电压低，二极管 D1、D2截止，负反馈系数由R3、 RW及R4决定；当输出电压的幅度 增加到一定程度时，二极管D1、D2 在正负半周轮流工作，其动态电阻 与R4并联，使负反馈系数加大，电 压增益下降。输出电压的幅度越大， 二极管的动态电阻越小，电压增益 也越小，输出电压的幅度保持基本 稳定。
D2 D1
RW 50 K
R3
10 K
R4 2.2 K
A
V0
R2 15K
15K
C2 0.01 F
R1
0.01 F
C1
为了维持振荡输出，必须让
1 Rf R3 3
RW 50 K
D2 D1
为了保证电路起振，
1 Rf R3 3
R3
10 K
R4 2.2 K
A
V0
R f RW ( R4 // D )正弦波 方波 三角波
正弦波 发生器
过零 比较器
积分器
图6.1模拟电路实现方案框图
2．R C桥式正弦振荡电路
RC桥式正弦振荡电路如图 6.2所示。其中R1、C1和R2、 C2为串、并联选频网络，接 于运算放大器的输出与同相 输入端之间，构成正反馈， 以产生正弦自激振荡。 R3、RW及R4组成负反馈 网络，调节RW可改变负反馈 的反馈系数，从而调节放大 电路的电压增益，使电压增 益满足振荡的幅度条件。
D2 D1
RW 50 K
R3
10 K
R4 2.2 K
A
V0
R2 15K
15K
C2 0.01 F
R1
0.01 F
C1
图6.2 R C桥式正弦振荡电路
3．比较器
迟滞比较器的电路图如图6.3所示。该比较器是一个具有迟滞回 环传输特性的比较器。由于正反馈作用，这种比较器的门限电压是随输 出电压V0的变化而变化。在实际电路中为了满足负载的需要，通常在 集成运放的输出端加稳压管限幅电路，从而获得合适的VOH 和 VOL 。
VN
VP
A
R2
R3
V0
V0 H
V0
Vi
R1
VT
VT
Vi
DZ
VZ
V0 L
图6.3 迟滞比较器
图6.4 迟滞比较器电压传输特性
R1 R2 V0 Vi R2 R1 R2 R1
由图6.3可知 ： 电路翻转时：VN
VP
VP 0
Vi Vth 即得：
R1 V0 R2
4．方波和三角波发生器
C 0.022 F
VP
10 K
A1
R3
1K
50 K
R1
RW
A2
V02
20 K
R2
DZ
VZ
A2构成反相积分器
VO1为负时， VO2 向正向变化， VO1 为正时， VO2 向负 向变化。假设电源接通时VO1 = -Vz，线性增加。 R1 R1 R2 R1 V02 VZ 时，可得： 当： V (V ) ( V )0
模拟电路的实现方案：是指全部采用模拟电路的方式， 以实现信号产生电路的所有功能，本实验的函数信号产生电 路采用全模拟电路的实现方案。 对于波形产生电路的模拟电路的实现方案，也有几种电 路方式可供选择。本实验选用最常用的，线路比较简单的电 路加以分析。如用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过 零比较器产生方波，再经过积分电路产生三角波，其电路框 图如图6.1所示。