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  • 基于信号发生器的变换电路设计(一)——波形转换原理

    摘要:信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。采用集成运放与分立元件相结合,利用迟滞比较电路产生方波信号,并充分利用差分电路进行电路转换,一个可以变换三角波、正弦波、方波的简单信号发生器。设计的。. 通过对电路的分析,确定了元器件的参数,并通过Multisim软件模拟了电路的理想输出结果,克服了低频信号发生器电路设计中的技术难点,使所设计的低频信号发生器结构简单,实现方便。该设计产生低于 10 Hz 的单独波形输出,并已用于实验操作。

    本文引用地址:

    关键词:信号发生器;方波信号;电路模拟;迟滞比较器

    Ø 简介

    信号发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波电压波形的电路或仪器。电路形式可由运算放大器和分立元件组成;它还可以使用单片集成函数发生器。这里利用分立元件设计了一个可以产生3种常用实验波形的信号发生器,并确定了每个元件的参数。通过调整和模拟输出,该电路可以产生3种频率低于10Hz的信号输出。其原理是简单、结构清晰、成本低。该电路已用于实际电路的实验操作。

    1 波形转换原理

    1.1 方波和三角波的产生

    方波-三角波-正弦波信号发生器电路由运算放大器电路和分立元件组成,其结构如图1所示。它采用比较器产生方波输出;方波被积分以产生三角波输出。

    1.2 利用差分放大电路实现三角波到正弦波的转换

    波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。波形变换过程如图2所示。从图2可以看出,传输特性曲线越对称,线性区域越窄越好;三角波的幅值 Uim 应刚好使晶体接近饱和区或截止区。

    2 电路设计与参数调整

    高频信号发生电路_手持式信号发生校验仪_数字信号发生器与函数发生器的比较

    根据设计功能,电路的设计过程分为正弦波、方波和三角波三个部分。

    2.1 方波和三角波的产生和转换电路

    在图 3 中,U1 构成用于产生输出方波的同相输入滞后比较器电路。运算放大器U2、电阻Rp2和电容组成一个积分电路,用于将U1电路输出的方波作为输入,产生输出三角波。

    方波部分和三角波部分的参数确定如下:

    从性能指标上可以看出

    可见f与C成正比。要得到1~10Hz的输出,C=10μF;要获得 10 至 100 Hz 的输出,C=1 μF。此时R4+Rp2=7.5~75 kΩ数字信号发生器与函数发生器的比较,若R4=5.1 kΩ,则Rp2=2.4 kΩ或Rp2=69.9 kΩ,因为当Rp2=100 kΩ时,

    根据输出三角波幅度5V,输出方波幅度14V,若有:R2/(R3+Rp1)14=5→R2/(R3+Rp1)=5/ 14:00,R2=10kΩ,则有Rp1XXXXXX△47kΩ,R3=20kΩ,根据2ms方波的上升时间,可选择74141型运放,由此调整阻力可以得到为:

    2.2 正弦波发生电路

    正弦波发生电路如图4所示。由于选用差分放大电路将三角波变换为正弦波数字信号发生器与函数发生器的比较,故选用KSP2222A型管,其静态曲线图如图5所示。

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