调试用多种的信号发生器电路信号产生 其他信号产生器电路
邹翔++张雪珺++姜容
[摘 要]作品采用TL072集成运放作为核心器件，先制作了一个方波产生电路，再经过有源滤波电路滤得基波和三次谐波得到所要求的正弦波，同时用一个加法电路将双极性方波变换单极性方波，最后经过测试调整，整个系统能比较好的完成设计要求。
[關键词]电路设计；方波产生；滤波
中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0268-01
1 任务及要求
试选用合适的集成运放设计并制作一个能产生方波、正弦波的信号发生电路。系统原理框图如图一。
1.1 基本要求
（1）方波产生电路
a）所产生方波为单极性方波，频率f0=1000Hz，幅值VS=6V；误差<5%；
b）方波产生电路部分所使用集成运放不得超过2个；
（2）正弦信号产生电路
a）正弦信号由所产生方波获得；
b）产生频率为1000Hz，幅值大于9V和3000Hz，幅值大于3V的正弦信号；
c）所产生正弦信号无明显失真；
2 系统设计与方案论证
本系统由1k方波产生模块、基波正弦模块、三次谐波正弦模块这三个部分组成。整个电路，采用集成运放制成，经过调试与修改，可达到题目要求。
2.1 各模块方案论证与选择
方案一：NE555定时器方波产生电路。
其频率F与器件参数有如下计算公式：图二F=1.43/[（R1+2R2）C]通常C取0.01uf优点：结构简单，产生方波稳定可靠。缺点：与题中用集成运放制作要求不符。
方案二：RC振荡方波产生电路
优点：符合题目要求，元器件价格低廉。
缺点：产生的方波不是很稳定。
方案选择：综合题目要求和经济程度，我们选择了方案二。
2.2 正弦波滤波电路
方案一：无源低通滤波电路
通过调整RC参数理论上可实现不同频率的滤波。优点：硬件电路简单。缺点：抗干扰能力差，实际上不易达到预期要求。
方案二：采用有源带通滤波电路
由一个RC低通滤波器和一个RC高通滤波器串接在运算放大器的同相输入端构成。
优点：较无源滤波更稳定，抗干扰能力强。
缺点：外围器件较多，焊接电路较为复杂。
方案选择：综合考虑到电路的稳定性和硬件电路的复杂程度，选择方案二。
3 系统软硬件设计与实现
3.1方波产生电路器件与参数：
（1）选择合适的电阻电容参数
根据前面方波产生电路方案分析，为获取赛题所要求的1khz方波，我们选定电容大小为10nf，按照理论公式R1、R2取定为1k、68k欧其余电阻为方便实际测试调节用5k电位器。
（2）电路的二极管和稳压管选取
根据主电路中的工作电压及电流，结合二级管的耐压、耐流及损耗性能，选用IN5343B作为稳压二极管。
3.2 基波3次谐波正弦波产生电路
器件与参数：
（1）选择合适的有源滤波阶数
根据理论分析，滤波阶数越高滤波效果越好，与此同时电路复杂程度也越高，综合性能和电路复杂程度，二阶滤波基本满足要求。
（2）选择合适的电阻电路参数
完全按照书本理论计算过于复杂，我们选择借助软件完成了电阻电容参数选定并仿真验证其可行性。
4 测试数据与结果分析
4.1 测试仪器
（1）YB1732A/3A直流稳压电源
（2）SDS1102CFL数字双踪示波器
（3）SPF20A数字信号发生器
（4）UT802台式数字万用表
4.2 测试结果分析
方波产生电路：单极性方波，频率f0=1010Hz，幅值VS=6.08V；误差<5%；
使用集成运放：两个；
正弦信号产生电路：基波：频率为1010Hz，幅值为10V的正弦信号。
三次谐波：频率为3030Hz，幅值为5V的正弦信号。
5 结论
达到设计的基本要求：方波产生电路：单极性方波，频率f0=1010Hz，幅值VS=6.08V；误差<5%；使用集成运放：两个；正弦信号产生电路：基波：频率为1010Hz，幅值为10V的正弦信号；三次谐波：频率为3030Hz，幅值为5V的正弦信号。
参考文献
[1] 冯国强.双极性高频高压方波源设计[D].山东大学，2015.
[2] 左全生.带通滤波电路的相频特性研究[J].常州工学院报，2010，（01）.
[3] 康华光.电子技术基础模拟部分[M].高等教育出版社，2013.
[4] 康华光.电子技术基础数字部分[M].高等教育出版社，2013.
