函数发生器是能产生多种波形的信号发生器。如产生正弦波、三角波、方波、锯齿波、阶梯波和调频、调幅等调制波形。一般至少要求产生三角波、方波和正弦波。
产生各种信号波形的方法很多，其电路主要由振荡器、波形变换器和输出电路三个部分组成。如图1.1.
1。图1 函数发生器框图。
振荡电路主要产生具有一定频率要求的信号。它决定了函数发生器的输出信号的频率调节范围、调节方式和频率的稳定度；在要求不高的场合，电路往往以需要产生的波形中的一种信号作为振荡信号。常用的振荡器有脉冲振荡器和正弦波振荡器。
该部分主要考虑信号频率调节范围和频率的稳定度。
波形变换器功能是对振荡源产生的信号进行变换和处理，形成各种所需的信号波形。重点考虑波形的失真问题，通过采取各种措施尽可能使波形失真减少。
输出电路是对各路波形信号进行幅度均衡和切换，并完成信号幅度的调节、功能；重点考虑输出端的特性，如输出波形的最大幅值、输出功率和输出阻抗等。
二、555芯片工作原理。
555定时器由3个阻值为5kω的电阻组成的分压器、两个电压比较器c1和c2、基本rs触发器、放电三极管td和缓冲反相器g4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.
7v）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uf的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管td导通，外接电容元件通过td放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1v—3v，输出电流可达200ma，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5v—18v范围内使用。
图2 555芯片内部结构图。
555定时器工作时过程分析如下：
5脚经0.01uf电容接地，比较器c1和c2的比较电压为：ur1=2/3vcc、ur2=1/3vcc。
当vi1＞2/3vcc，vi2＞1/3vcc时，比较器c1输出低电平，比较器c2输出高电平，基本rs触发器置0，g3输出高电平，放电三极管td导通，定时器输出低电平。
当vi1＜2/3vcc，vi2＞1/3vcc时，比较器c1输出高电平，比较器c2输出高电平，基本rs触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。
当vi1＞2/3vcc，vi2＜1/3vcc时，比较器c1输出低电平，比较器c2输出低电平，基本rs触发器两端都被置1，g3输出低电平，放电三极管td截止，定时器输出高电平。
当vi1＜2/3vcc，vi2＜1/3vcc时，比较器c1输出高电平，比较器c2输出低电平，基本rs触发器置1，g3输出低电平，放电三极管td截止，定时器输出高电平。
图3 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图。
首先由555定时器组成的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。
图4 由555定时器组成的多谐振荡器。
利用555与外围元件构成多谐振荡器，来产生方波的原理。
用555定时器组成的多谐振荡器如图3所示。接通电源后，电容c2被充电，当电容c2上端电压vc升到2vcc/3时使555第3脚v0为低电平，同时555内放电三极管t导通，此时电容c2通过r3、rp放电，vc下降。当vc下降到vcc/3时，v0翻转为高电平。
电容器c2放电所需的时间为。
tpl= (r3 +rp) c2ln23-1当放电结束时，t截止，vcc将通过r1、r3、rp 向电容器c2充电，vc由vcc/3 上升到2vcc/3所需的时间为。
tph= (r1+r3+ rp) c2ln2=0.7( r1+r3+ rp) c23-2)
当vc上升到2vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4，其**频率为。
f=1/（tpl+tph）=1.43/(r1+2r3+2rp) c23-3)
图5 由555定时器组成的多谐振荡器工作波形。
图6 积分电路产生三角波。
rc积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。在自动控制系统中，常用积分电路作为调节环节。此外，rc积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。
由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经c4耦合输出，如图5所示为rc积分电路，再经r与c积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。
图7 三角波产生正弦波原理图。
原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。
五、课题一总电路图。
图8 由555组成的多种信号发生器。
总电路图的原理：555定时器接成多谐振荡器工作形式，c2为定时电容，c2的充电回路是r2→r3→rp→c2；c2的放电回路是c2→rp→r3→ic的7脚(放电管)。由于r3+rp》r2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由ic的3脚输出的是近似对称方波。
按图所示元件参数，其频率为1khz左右，调节电位器rp可改变振荡器的频率。方波信号经r4、c5积分网络后，输出三角波。三角波再经r5、c6积分网络，输出近似的正弦波。
c1是电源滤波电容。发光二极管vd用作电源指示灯。
pcb原理图。
图9 正弦波、三角波、方波产生原理图。
方波 ucc=5v
三角波：ucc=5v
正弦波：ucc=5v
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