函數(shù)信號發(fā)生器是具有兩種或兩種以上波形信號輸出的信號發(fā)生器。把幾種不同類型的基本電路組合在一起就可以構成一個函數(shù)發(fā)本電路是由一個文氏橋振蕩電路。過零比較電路,積分電路,電壓跟隨電路和直流穩(wěn)電路組成。其工作原理是:首先由文氏橋振蕩電路產(chǎn)生一個所需頻率的正弦波振蕩信號,該正弦信號一部分由電壓比較器引出,另一部分由電壓跟隨器耦合到過零比較電路的輸入端,經(jīng)比較器處理后,將在輸出端產(chǎn)生一個相同頻率的方波信號,同理,一部分方波信號由電壓跟隨器引出作為發(fā)生器方波信號輸出;另一部分繼續(xù)由跟隨器送入下一級積分電路,方波信號被積分電路處理后,在輸出端輸出一個相同頻率的三角波信號,并由跟隨器引出作為發(fā)生器又一信號輸出。在整個過程中,直流穩(wěn)壓電路作為所有集成運放提供電源。如圖1-1所示:圖1-1集成穩(wěn)壓電源是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓,由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、質(zhì)量輕等顯著優(yōu)點,所以它完全可以跟信號發(fā)生器提供穩(wěn)定電源。集成穩(wěn)壓電路基本結構如圖1-2所示,該電路是采用和構成的正、負18伏電壓同時輸出的穩(wěn)壓電源電路,其他元件參數(shù)如圖所示:圖1-2文氏橋振蕩電路選擇振蕩電路是大多數(shù)信號發(fā)生器電路的核心技術,文氏橋振蕩電路為其中的一種,在電路中選擇合適的元器件參數(shù),便可得到相應的輸出頻率和振幅,即參數(shù)分析根據(jù)設計要求,需應用集成運放設計頻率為1KHZ的信號發(fā)選擇)=10.6KΩ取系列值R3選擇ICIC選用型集成運放,其基本參數(shù)如下:nodes:VCC=18VEE=-18CC=1e-=2e+006RO=75VOS=0.=2e-=8e-008選擇采用非線性元件來自動調(diào)節(jié)反饋強弱,即利用二極管正向伏安特性的非線形可實現(xiàn)正弦波發(fā)生器的自動穩(wěn)幅。
從提高溫度穩(wěn)定性的角度考慮,應選硅管。根據(jù)半導體二極管的電流方程:式子中,I為二極管電流;IS為二極管反向飽和電流;UT/11600為溫度電壓當量,單位為V。當T=300K時UT=26Mv,二極管工作在域,UF為二極管正向壓降。當時,二極管的正向電阻(RD)較大,U增加函數(shù)信號發(fā)生器怎么用,正向電阻(RD)減小。正弦波的每半周期總有一個二極管處于正向偏置,利用RD化改變反饋的強弱。振幅增大時RD減小,負反饋增強來限制振幅增大。作為負反饋支路其中應滿足R2R1,即Au+Rf/R1)其中RfRD+R2+Rf/R1)1/3。所以,令R15kΩ則RD+R2k10Ω則系列值R15.1KΩR29.1KΩ其正弦波輸出信號電壓值由該集成運放的正反向飽和電壓UB決定(型UB)。如圖1-3所示:圖1-仿真演示,如圖1-4所示:方波發(fā)生電路選擇電路比較器可以用來比較輸入信號的之間的新對大小,電壓比較器至少有兩個輸入端和一個輸出端,其中一個輸入端基準電壓Uref另一個輸入端接入被比較信號Ui。輸出信號U0有兩種狀態(tài),高電平U0H或低電平U0L。當Ui高于或低于Uref時,U0的電壓發(fā)生變化。
本電路就用此原理,將輸入的正弦波轉(zhuǎn)換成方波輸出,并利用穩(wěn)壓二極管的電壓鉗制作用,可以在輸入端得到一個小于飽和輸出電壓UB的某一個值。選擇選擇型集成運放,其基本參數(shù)如下:nodes:VCC=18VEE=-18CC=1e-=2e+006RO=75VOS=0.=2e-=8e-008其飽和輸出電壓UB=16V,取R15=R6=10KΩ選擇。選擇型穩(wěn)壓二極管,其基本參數(shù)如下:.038e-012RS=0.=1e-012VJ=0.75TT=5e-0090.=6.=0.=1.11XTI=FC=0.5TNOM=27則限流電阻R7(BV+VJ)]/IBV[16-(6.253+0.75)]/0.3156由此可知:型穩(wěn)壓二極管將輸出方波信號鉗制7V左右(7V是指方波振幅值),R7取系列值R7波發(fā)生電路如圖1-5所示:圖1-仿真演示,如圖1-6所示:圖1-6三角波發(fā)生電路選擇我們知道,積分電路主要用于信號的處理,若向積分器輸入方波信號,由于方波的高、低電平為恒定值,所以積分電容將進行恒定充放電,其輸出電壓為斜波(三角波)。
圖1-7C8分別為積分電阻和積分電容,R10的作用是限制積分器的低頻增益,同時抑制零點漂移的影響(即反饋電阻)。若該電路作為積分器使用,則必須滿足R10》R8,集成運放輸入電阻要高,也知下限頻率1010選擇ICIC選用型集成運放,其基本參數(shù)如下:nodes:VCC=18VEE=-18CC=1e-=2e+006RO=75VOS=0.=2e-=8e-008選擇由積分電路輸出電壓,輸入電壓基本公式:1510為了滿足R10》所以符合要求。其電路如1-7所示:圖1-7(2)仿真演示,如圖1-8所示:圖1-8電壓跟隨器輸出電壓等于輸入電壓,且跟隨輸入電壓變化的電路。電壓10跟隨器的輸入阻抗高,輸出阻抗低,即帶負載能力強函數(shù)信號發(fā)生器怎么用,其放大倍數(shù)KF=1。同樣,在本電路中電壓跟隨器的作用就來帶動下一級負載,防止基本震蕩器或信號處理電路處理過載,也由助于防止因負載引起的震蕩頻率的任何變化。電路如1-9所示:圖1-911全電路仿真演示,如圖1-10所示:12