方波—三角波—正弦波函数信号发生器。
学院：信息科学与工程学院
姓名：温晓康。
班级：自动化111
学号：11417124
摘要：实验目的是设计能产生方波、三角波、正弦波发生器。要求通过改变电路的参数能使方波的频率、占空比可调，三角波频率、输出电压可调，正弦波输出电压的频率、幅度可调。
通过对设计电路的**得出以下结论：方波的频率可调范围为，占空比可调范围为；三角波频率可调范围为；正弦波频率可调范围为，输出幅度可调范围为。
正文。该发生器通过将迟滞电压比较器的输出信号通过rc电路反馈到输入端，即可组成矩形波信号发生器，然后通过改变滑动变阻器滑片的位置产生频率和占空比不同的波形，然后经过积分电路产生三角波。通过rc桥式**电路来实现正弦波的产生。
然后将各种信号通过比例放大电路到需要幅值。
2．电路设计与分析方法。
2.1 方波发生电路的工作原理。
图1方波信号发生电路。
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+uz,,此时滞回电压比较器的门限电压为uth2。
输出信号通过r3对电容c1正向充电。当该电压上升到 uth2时，电路的输出电压变为－uz,门限电压也随之变为uth1，电容c1经电阻r3放电。当该电压下降到ｕth１时输出电压又回到+uz，电容又开始正相充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。从而产生方波如图2。通过调节r1滑动变阻器可以调节输出方波的频率，频率的可调范围为。
调节r4滑动变阻器可以调节输出方波的占空比，占空比可调范围为。
电容充电的时间为：
电容放电的时间为：
**周期为：
所以，理论上 ；而事实上，考虑到波形的失真，通过**得频率的范围为：
占空比为：所以，占空比的范围为：
图2方波信号。
图3改变频率的方波信号。
图4改变占空比的方波信号
图5积分产生三角波信号发生电路。
根据rc积分电路输入和输出信号波形的关系可知，当rc积分电路的输入信号为方波时，输出信号就是三角波，由此可得，利用方波信号发生器和rc积分电路就可以组成三角波信号发生器。如图5
该电路的工作原理是：方波信号发生器输出的方波输入积分电路，在积分电路的输出端得到三角波信号。积分电路的输出端除了输出三角波信号外，还通过电阻r6将三角波信号反馈到滞回电压比较器的输入端，将三角波信号整形变成方波信号输出，再进入积分电路。
上述过程周而复始，形成如图6所示波形。通过调节r2滑动变阻器可调节三角波的频率，频率的可调范围为。
设同相滞回比较器的输出高、低电平分别为：
则积分电路的输出电压表达式为：
在，,则输出电压为：
在时刻跃为，且保持至，则输出电压变为：
则放大后的输出电压为：
在**的二分之一周期内，起始值为，终了值为，则有。
将代入，得。
频率为：所以，理论上频率的范围为： ；而事实上，通过**得出不失真的最大频率范围为：。
图6三角波信号。
图7改变频率的三角波信号。
图8rc正弦波发生电路。
rc桥式正弦波振荡器又称为文氏桥振荡器，电路由rc串并网络构成选频网络，同时兼作正反馈电路以产生振荡。负反馈电路中有两个二极管，它们的作用是稳定输出信号的幅度。也可以采用其他的非线形元件来自动调节反馈的强度，以稳定振幅，如：
热敏电阻、场效应管等。该电路输出波形较好，缺点是频率调节比较困难。通过调节r5滑动变阻器可调节正弦波的频率，频率可调范围为：
；通过调节r8滑动变阻器可调节正弦波的幅度，幅度可调范围为：。
rc电路的频率特性为。
rc电路的放大倍数为。
电路的最终放大倍数
图9**中的正弦波信号。
图10正弦波信号。
图11改变频率的正弦波信号。
图12改变幅度的正弦波信号。
3．结论。一个电路不仅仅是一个电路，其中涉及到的知识很多。通过这次电路的设计使我学到了很多，我学到了改变电路的参数可以得到不同的输出信号，当输出信号产生失真怎样去调节电路使信号不失真。
通过对对电路的设计和**，我了解到理论和实际是有差别的；在实际的生产中我们需要考虑很多的因素比如温度、信号的干扰等等。要设计一个完美的电路还是有一定的难度的，这需要我们不断的学习，也需要我们大量的实践，来丰富我们的知识，让我们达到一定的高度，这样才能设计出完美的电路。
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