1.设计任务：

设计一个压控函数发生器，可以产生方波、正弦波和三角波。

要求：（1）输入为0?10V的直流电压，对应输出0?10KHz的函数。 （2）输出的三角波电压为VP?P?8V；正弦波为VP?P?4V；方波

为0?10V。

2.方案设计与论证

2.1 方案选择

函数发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形，其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。利用所提供的运算放大器、三极管等器件，可实现题目要求的有如下三种方案：

?对称方波???三角波 方案一：正弦波震荡???三角波???正弦波 方案二：对称方波???正弦波???对称方波 方案三：三角波??

比较以上三种方案：有分立元件的设计方案，也可采用集成电路的设计，前者在实际操作调试过程中过于复杂，且其性能难以得到保证，后者虽然操作简单，缺不利于实验者调试技能的锻炼，同时器件的价格比较高。本设计方案结合了两者的优点，因而经由各方面考虑采用方案一。方案一具有较高的性价比，同时对于实验者基本理论的掌握和实验调试技术的锻炼大有裨益。

2.2 方框图

Vix 跟随器 极性变换电路 积分器 非线性转换器 比较反馈电路 1

3. 理论分析及电路设计

3.1 0~10v直流信号的产生电路

采用电阻分压方法，运用滑动变阻器产生0~10v的直流信号，运算放大器组成电压跟随器作为缓冲级，根据其输入阻抗大输出阻抗小的特点，使信号可以接近无衰减的传输到下一级。

在实际操作中，远方输入端电阻主要用于平衡，减小失调电流引起的误差，开始可以不考虑；运放的反馈端由于没有电阻会造成一定的信号传输误差，故在调试阶段可以加一个小电阻来进行误差调整。

R2?Vi 数据计算u1?R1?R2实际操作中可选择 R1=1K, R2=10K(滑动变阻器)， Vi=12V

3.2极性变换电路

2

利用三极管b端电压控制其导通与截止，当三极管截止时推导公式为

R6R6u2?(1?)?u1??u1

R4?R5R3当三极管导通时运放为反向放大器，推导公式为

R6u2???u1

R3根据运算放大器的电阻平衡原则和极性变换电路只改变电压极性而不改变电压大小的原则，各电阻之间应该满足的关系为

R3?R6;R4?R5;R3?R6?R5

故三极管截止时u2和u1大小、极性均相同，三极管饱和时u2和u1大小相等、极性相反。

三极管以一定频率在截止和饱和之间变换时，极性变换电路的输出电压u2为对称方波，幅值为u1。

3.3积分电路

该电路利用电容的充放电原理，计算公式为

3

1u3??R7C1?u2dt

?R8

根据运算放大器的电阻平衡原则R7此时，u3输出波形即为三角波。

3.4比较反馈电路

该电路为施密特比较反馈电路，将三角波u3变换为方波，由施密特电路原理可知，当u3?uref，u4会变换极性，利用二极管的单向导通性，得到仅有正向电压的方波信号u5，其中电压之间满足的关系为

uref

R9??u4 R9?R104