一種頻率可變的信號發生器設計

王 強

蘇州大學應用技術學院，江蘇蘇州 215000

一種頻率可變的信號發生器設計

王 強

蘇州大學應用技術學院，江蘇蘇州 215000

函數信號發生器可以使用分立元件晶體管或者集成電路實現，產生方波、三角波和正弦波等波形，并且可以調整頻率。通過555定時器先產生方波，然后通過積分電路將方波變換成三角波，再由方波產生正弦波和五次諧波。本設計介紹了一種方波-三角波-正弦波-五次諧波的電路設計方案。

LM324；三角波；方波；正弦波；五次諧波

利用555芯片和四運放324芯片，設計制作一個頻率可變的同時輸出方波、三角波、正弦波、五次諧波的電路。四種波形的頻率關系為滿足方波、三角波、正弦波和五次諧波的輸出頻率可調，輸出電壓幅值在1～5V之間。

1 555定時器

555定時器由兩個電壓比較器，一個放電開關T和一個基本RS觸發器組成。電壓比較器的參考電壓由電位器構成分壓，它們分別使高電平比較器C1同相輸入端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為Vcc和Vcc。 DIS是控制電壓端，平時輸出Vcc作為比較器的參考電壓，當555定時器有輸入電壓，即改變了比較器的參考電壓，從而實現對輸出端的控制。當555定時器沒有電壓輸入時，通常接一個0.01F的電容，起濾波作用，用來消除外界的干擾，確保參考電壓的穩定。通過555定時器可以輸出方波信號，其幅值為1V，頻率為40kHz～100kHz。方波產生電路如圖1所示。

圖1 555定時器方波產生電路

2 LM324

LM324為14腳四輸入集成運算放大器芯片，采用雙列直插塑料封裝形式。芯片內部有四個運算放大器，并有相位補償電路。電路功耗比較小，工作電壓范圍比較廣，可以使用正負電源1.5V～15V工作，也可以使用正電源3～30V工作。運放的輸入電壓可低至0V，輸出電壓范圍為0～Vcc。工作電源為四組運放放大器同時供電，四組運算放大器放相互之間可以單獨使用。每個運算放大器由5個引腳組成，其中“+”和“-”為同相輸入端和反相輸入端，“V+”和“V-”為正、負工作電源端，“Vo”為輸出端。

3 信號發生器設計電路

3.1 三角波產生電路

積分電路是使輸出信號與輸入信號的時間積分值成比例的電路。由電阻R和電容C構成，若時間常數RC足夠大，外加電壓時，電容充電，電壓值慢慢上升。在t<

圖2 三角波產生電路

3.2 正弦波產生電路

正弦波電路采用RC 橋式正弦波振蕩器，RC組合電路構成正反饋支路，并且組成選頻網絡，振蕩電路中同時含有負反饋和穩幅環節。通過改變R值，可以調整負反饋的深度，以滿足振蕩的起振條件和改善正弦波的波形。正弦波電路的振蕩頻率為：

TN7

A

1674-6708（2015）150-0171-01

王強，碩士研究生，助理實驗師，工作單位：蘇州大學應用技術學院，研究方向：電路設計，電力電子技術，信號與系統