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带电源的简易函数发生器制作

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    带电源的简易函数发生器制作

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    案例实训指导书之二 带电源的简易函数 发生器 电子技术教研室编 2004 年 10 月 目录 一、案例教学的目的、要求和教学方法.............................................................. 2 1. 目的及要求................................................................................................. 2 2. 教学方法..................................................................................................... 2 二、案例电路的原理图和框图.............................................................................. 2 1、案例电原理图和框图说明........................................................................ 2 2、简易函数发生器的功能............................................................................ 3 3、案例电路的元器件型号、参数和调试.................................................... 4 三、案例思考题...................................................................................................... 5 1 一、案例教学的目的、要求和教学方法 1. 目的及要求 (1)掌握案例电路——简易函数发生器的框图组成 (2)使学生进一步理解案例电路中各部分单元电路的工作原理及其在电路 中的作用,增强读图能力。 ③ 案例电路涉及本章大部分内容,通过案例教学,增强学生对基础知识 的理解,促使学生应用能力的提高。 2. 教学方法 (1)首先是在本章教学内容理论教学中,讲解案例所涉及的必须够用的基 础知识。 (2)在讲完相应知识点之后,适时安排相应电路的制作、调试,最终完成 整个电路的安装与调试(也可由两人合作完成),并达到要求,这样可以激发 学生学习兴趣,锻炼学生的动手能力,加深学生对所学知识的理解,大大降 低理论教学难度。 (3)引导学生进行课外制作,可以案例为内容,然后扩展,使学生在做中 学,学中做,这样与传统的原理到习题的学习模式相比,可达事半功倍的效 果。 二、案例电路的原理图和框图 1、案例电原理图和框图说明 三角波、方波发生器 数字显 示频率计 (四位) 外输入 +15V 方波 三角波 三角波正弦波转换电路 正弦波 R29 R30 R32 R36 RP5 R35 占空比可调方波 VDZ2 -15V u 03 u 01 S1 u 05 u 04 输出阻抗600Ω RP6 功放 输出阻抗50Ω 图 1 带电源的简易函数发生器案例框图 案例电路框图如图 1 所示,案例电原理图如图 2 所示。由框图和电原理图 可知,带电源的简易函数发生器是由前面介绍过的一部分单元电路,加上一 个辅助电源电路组成的综合性、实用性电路。这些单元电路包括: 2 (1)三角波、方波产生电路,此电路在教材第二章 2.3.2 节中(如图 2.47 所示)作过介绍。 (2)三角波-正弦波转换电路,此电路在教材第二章 2.4.2 节中(如图 2.49、 图 2.50 所示)作过介绍。 (3)三角波转换成占空比可调的方波电路,此电路教材第二章在 2.4.1 节 中(如图 2.48 所示)作过介绍。 (4)输出电阻为 50Ω和 600Ω的功率放大电路,此电路在教材第二章 2.2.4 节中(如图 2.30 所示)作为电压串联负反馈应用电路举例作过介绍。 (5)正负 15V 电源电路,此单元电路在框图和原理图中没有画出,但在教 材第二章 2.5.3 节中(如图 2.68 所示)已作了介绍。 (6)辅助电源电路,此单元是指在电原理图中的由VDZ3、VDZ4组成的正负 6V 稳压管稳压电路和由V1、V2组成的电压跟随器,这个辅助电源电路的功能是给 三角波-正弦波转换电路提供合适的偏置电压+UE和-UE,要求+UE、-UE电 压稳定,输出电阻小,电压值可调,该电路能满足这个要求。 另外,框图虚线方框内给出的数字显示频率计,是用来显示函数发生器输 出信号的频率的,函数发生器中应该包含这个电路。但是,该电路属于数字 电子技术内容,本案例还不可能作为具体要求提出来,四位数字显示频率计 的具体电路在本教材附录中作了详细介绍。 2、简易函数发生器的功能 简易函数发生器的功能为: (1)通过波形选择开关,可输出对称方波、占空比可调的方波、三角波和 正弦波。 3 (2)输出信号的频率分档连续可调,频率调节范围为几十赫兹到几十万赫 兹。 (3)输出信号的电压幅值连续可调,如果再加一个精密的衰减器,电压幅 值可由几十毫伏调到十几伏。 (4)在学完数字电子技术后,再加上一个四位数字显示频率计,则该函数 发生器就可作为实验室的实用仪器使用。 3、案例电路的元器件型号、参数和调试 本案例电路所用元器件型号和参数均标在电原理图中,所标元器件型号和 元器件参数均是经调试后给出的,本案例输出信号的最高频率约为 400kHz, 最高频率主要受到运放转换速率的限制,LM318 是中速运放,如果要进一步 提高输出频率,则需选用高速运放,即选择转换速率每微秒大于几十伏的高 速运放。 在调试时,比较困难的一步是三角波-正弦波转换电路的调试,要把三角 波转换成标准的正弦波,必须选择合适的三角波的幅值和三角波-正弦波转 换电路的偏置电压+UE和-UE的值。同学可先固定+UE=2.5V,-UE=-2.5V, 然后调节三角波的幅值。由原理图可知,调节RP8,可调节三角波送给转换电 路的幅值。另外,在电原理图中,凡是线性应用的运放的电源,均应加去耦 滤波电路,否则会产生寄生振荡。如果要求输出毫微数量级的波形幅度,读 者应加较精确的输出衰减器。 4 图 2 带电源的简易函数发生器案例电原理图 三、案例思考题 1. 案例电路由哪几部分组成?写出各部分电路的名称。 2. u04与u01有哪些参数是相同的?不同的是什么? 5 R10 2 0k Ω R1 101 C 3 102 C4 103 C5 1 0k Ω C1 6.8kΩ R2 + 15 V R11 1 kΩ DW231 ±6V VD Z1 R P8 1 0k Ω u01 R P3 10kΩ R18 1 00 Ω A1 L M3 18 R12 1kΩ U02 RP4 1kΩ 104 C6 S1 C7 1 uF /2 5V R 17 1 kΩ u03 A2 L M3 18 R29 1 kΩ 1kΩ R24 + 15 V 5 10 Ω R3 0 R3 1 R P5 10kΩ 10kΩ R32 4.7kΩ C2 L M3 18 R3 6 1 0k Ω R35 1kΩ - 15 V VD Z2 ±6V DW231 R3 A3 LM318 L1 20mH A4 u05 5 .1 kΩ R5 R13 R48 LM318 ELECTRO R4 1 kΩ 510Ω 10kΩ R19 8 20 Ω R25 3kΩ R28 1 0k Ω 8 20 Ω R P1 1 kΩ V1 9 01 3 R14 1k R20 R21 R27 V D Z3 ±6V D W2 31 R 1 k6 Ω C 1 47uF/25V 2 7Ω VD 1 4 14 8 4 7Ω 4V1D42 8 5 1Ω VD5 4 14 8 VD6 4148 R 33 18Ω V D Z4 ±6V D W2 31 R9 8 20 Ω R7 1 kΩ R P2 1 kΩ R8 1 kΩ C2 47uF/25V V2 9 01 2 R15 1 kΩ R16 5 10 Ω VD 3 4 14 8 R22 2 7Ω VD 4 4 14 8 R2 3 4 7Ω 4 14 8 VD7 R2 4 51Ω 4 14 8 VD8 R34 1 8Ω R3 9 3 kΩ u 04 s1 u03 u05 u01 R 40 1 0Ω VD 3 + 15 V - 15 V VD 6 9 01 3 4148 151 R VD 7 4148 Rf1 R41 10Ω R46 41 R37 1kΩ C8 RP7 20kΩ 2 00 Ω R4 3 10Ω 4 9Ω R 45 549Ω 1 0k Ω R P6 R38 1 0k Ω A5 LM318 VD 4 9012 R44 10Ω -15V 输出阻抗6 0 0Ω 输出阻抗5 0 Ω 3. 试分析三角波—正弦波转换电路的工作原理。若对正弦波形要求高时 此电路能否满足要求?为什么? 4. 电路中由运放组成的电压跟随器的作用是什么? 5. 电路是通过什么方法改变各种输出信号的频率的?四种信号的频率是 否相同?为什么? 6. 怎样能得到正的矩形波? 7. 功放电路的作用是什么?如何调节输出信号的幅度? 8. 分析三角波和方波发生器各个组成部分的作用。 9. 如何计算三角波的幅度和频率? 10.R31、RP5、R36的取值如何确定?它和uo3的幅度有何关系?R31=R36太 大了或大小了,u04会出现怎样的情况? 11.电路中R32、L1的作用是什么? 12.±15V电源的Iom大约要多大?能估算出来吗? 13.R11和R35的作用是什么? 14.电路中共有七个运算放大器,哪些工作在线性状态?哪些工作在非线 性状态? 15.RP7的作用是什么?RP7阻值太大或断路,对功放管V3、V4有何影响? 6

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