CN107086858A - 应用振荡器控制波形变换的信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用振荡器控制波形变换的信号发生器，包括将工频交流电压转换为直流电压的直流稳压电源、控制波形频率变化的RC振荡器、方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器、功率放大器，所述直流稳压电源通过与RC振荡器连接为电路提供电源，方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别与RC振荡器连接，RC振荡器分别控制三个波形发生器的频率变化，所述方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别连接功率放大器，功率放大器将波形发生器产生的波形分别进行放大并输出。本技术方案应用简化电路可产生三个稳定波形，能有效降低成本，利于学生教学使用，并且其电路结构简单可有效提高学生对理论知识的夯实。

Description

应用振荡器控制波形变换的信号发生器

技术领域

本发明涉及电子电路，具体涉及应用振荡器控制波形变换的信号发生器。

背景技术

信号发生器又称信号源或振荡器，按其信号波形可分为正弦信号发生器、函数(波形)信号发生器、脉冲信号发生器、随机信号发生器四大类。其中能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。众所周知，在实验以及一些科学研究中常用到的一些基本测试信号，如在示波器、电视机等仪器中，用作时基电路的锯齿波以及在实验中常被用做信号源，观察波形失真情况等的正弦波都可以由函数信号发生器产生。除此之外，函数信号发生器在其他领域如通信、广播、工业等领域内也有很重要的作用。但是，大部分函数信号发生器其应用于工业，其设计要求高，造价高，并不适用于学校教学。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是工业用的函数信号发生器造价高，不适宜教学，目的在于提供应用振荡器控制波形变换的信号发生器，简化函数信号发生器的电路结构，降低其造价。

本发明通过下述技术方案实现：

应用振荡器控制波形变换的信号发生器，包括将工频交流电压转换为直流电压的直流稳压电源、控制波形频率变化的RC振荡器、方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器、功率放大器，所述直流稳压电源通过与RC振荡器连接为电路提供电源，方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别与RC振荡器连接，RC振荡器分别控制三个波形发生器的频率变化，所述方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别连接功率放大器，功率放大器将波形发生器产生的波形分别进行放大并输出。本技术方案应用简化电路可产生三个稳定波形，能有效降低成本，利于学生教学使用，并且其电路结构简单可有效提高学生对理论知识的夯实。

进一步地，直流稳压电源包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路，所述电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路依次连接，所述电源变压器将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，整流电路将50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电，滤波电路接收脉动的直流电中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压，平滑的直流电压送至稳压电路使直流电压稳定。

进一步地，RC振荡器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电位器Rw、电阻R5、 电容C1、电容C2、放大器A、二极管D1、二极管D2，所述电阻R2一端接地，其另一端连接放大器A的正向输入端，电容C2并联在电阻R2两端；电容C1一端连接在电阻R2与放大器A连接的线路上，其另一端连接电阻R1，电阻R1连接电容C1端的另一端与放大器A的输出端连接；电阻R3一端接地，其另一端与放大器A的反向输入端连接；电阻R4一端连接在电阻R3与放大器A连接的线路上，其另一端与电位器Rw的一个固定端连接，电位器Rw的另一个固定端与电阻R5连接；电阻R5连接电位器Rw端的另一端连接在电阻R1与放大器A的输出端连接的线路上；二极管D1的阳极连接在电阻R5与放大器A连接的线路上，其阴极连接在电阻R5与电位器Rw连接的线路上；二极管D2的阳极连接在电阻R5与电位器Rw连接的线路上，其阴极连接在电阻R5与放大器A连接的线路上；电容C1与放大器A的连接点为信号输入端，放大器A的输出端与电阻R1的连接点为信号输出端。

进一步地，正弦波发生器采用文式电桥振荡器。

进一步地，三角波发生器采用采用RC积分电路。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明线性良好、稳定性好，且成本低；

2、本发明频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；

3、本发明不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；

4、本发明三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明RC振荡器结构示意图；

图3为本发明功率放大器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，应用振荡器控制波形变换的信号发生器，包括将工频交流电压转换为直流电压的直流稳压电源、控制波形频率变化的RC振荡器、方波发生器、三角波发生器、正弦 波发生器、功率放大器，所述直流稳压电源通过与RC振荡器连接为电路提供电源，方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别与RC振荡器连接，RC振荡器分别控制三个波形发生器的频率变化，所述方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别连接功率放大器，功率放大器将波形发生器产生的波形分别进行放大并输出。正弦波发生器采用文式电桥振荡器。三角波发生器采用采用RC积分电路。

直流稳压电源包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路，所述电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路依次连接，所述电源变压器将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，整流电路将50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电，滤波电路接收脉动的直流电中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压，平滑的直流电压送至稳压电路使直流电压稳定。电网供电电压交流220V(220V是指有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大(即脉动大)。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

如图2所示，RC振荡器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电位器Rw、电阻R5、电容C1、电容C2、放大器A、二极管D1、二极管D2，所述电阻R2一端接地，其另一端连接放大器A的正向输入端，电容C2并联在电阻R2两端；电容C1一端连接在电阻R2与放大器A连接的线路上，其另一端连接电阻R1，电阻R1连接电容C1端的另一端与放大器A的输出端连接；电阻R3一端接地，其另一端与放大器A的反向输入端连接；电阻R4一端连接在电阻R3与放大器A连接的线路上，其另一端与电位器Rw的一个固定端连接，电位器Rw的另一个固定端与电阻R5连接；电阻R5连接电位器Rw端的另一端连接在电阻R1与放大器A的输出端连接的线路上；二极管D1的阳极连接在电阻R5与放大器A连接的线路上，其阴极连接在电阻R5与电位器Rw连接的线路上；二极管D2的阳极连接在电阻R5与电位器Rw连接的线路上，其阴极连接在电阻R5与放大器A连接的线路上；电容C1与放大器A的连接点为信号输入端，放大器A的输出端与电阻R1的连接点为信号输出端。

由振荡的振幅条件可知，要使电路起振，Rw应略大于2R3，通常取Rw＝2.1R3。以保证电路能起振和减小波形失真。稳幅电路由R5和两个接法相反的二极管D1、D2并联而成，稳幅二极管D1、D2应选用温度稳定性较高的硅管。而且二极管D1、D2的特性必须一致，以保证输出波形的正负半周对称。由于二极管的非线性会引起波形失真，因此，为了减小非线性失真，可在二极管的两端并上一个阻值与rd(rd为二极管导通时的动态电阻)相近的电阻 R5。(R5一般取几千欧，在本例中取R5＝2kΩ。)然后再经过实验调整，以达到最好效果。R5确定后，可按R2＝Rw-(R5//rd)求出R2。为了达到最佳效果，R2可用30kΩ电阻和50kΩ的电位器串联(即R2＝R4+Rw)。

如图3所示，由晶体三极管T1组成推动级(也称前置放大级)，T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D，给T2、T3提供偏压。调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号Ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，Ui的负半周使T2管导通(T3管截止)，有电流通过负载RL，同时向电容C0充电，在Ui的正半周，T3导通(T2截止)，则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。C2和R构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.应用振荡器控制波形变换的信号发生器，其特征在于，包括将工频交流电压转换为直流电压的直流稳压电源、控制波形频率变化的RC振荡器、方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器、功率放大器，所述直流稳压电源通过与RC振荡器连接为电路提供电源，方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别与RC振荡器连接，RC振荡器分别控制三个波形发生器的频率变化，所述方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器分别连接功率放大器，功率放大器将波形发生器产生的波形分别进行放大并输出。

2.根据权利要求1所述的应用振荡器控制波形变换的信号发生器，其特征在于，所述直流稳压电源包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路，所述电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路依次连接，所述电源变压器将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，整流电路将50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电，滤波电路接收脉动的直流电中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压，平滑的直流电压送至稳压电路使直流电压稳定。

3.根据权利要求1所述的应用振荡器控制波形变换的信号发生器，其特征在于，所述RC振荡器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电位器Rw、电阻R5、电容C1、电容C2、放大器A、二极管D1、二极管D2，所述电阻R2一端接地，其另一端连接放大器A的正向输入端，电容C2并联在电阻R2两端；电容C1一端连接在电阻R2与放大器A连接的线路上，其另一端连接电阻R1，电阻R1连接电容C1端的另一端与放大器A的输出端连接；电阻R3一端接地，其另一端与放大器A的反向输入端连接；电阻R4一端连接在电阻R3与放大器A连接的线路上，其另一端与电位器Rw的一个固定端连接，电位器Rw的另一个固定端与电阻R5连接；电阻R5连接电位器Rw端的另一端连接在电阻R1与放大器A的输出端连接的线路上；二极管D1的阳极连接在电阻R5与放大器A连接的线路上，其阴极连接在电阻R5与电位器Rw连接的线路上；二极管D2的阳极连接在电阻R5与电位器Rw连接的线路上，其阴极连接在电阻R5与放大器A连接的线路上；电容C1与放大器A的连接点为信号输入端，放大器A的输出端与电阻R1的连接点为信号输出端。

4.根据权利要求1所述的应用振荡器控制波形变换的信号发生器，其特征在于，所述正弦波发生器采用文式电桥振荡器。

5.根据权利要求1所述的应用振荡器控制波形变换的信号发生器，其特征在于，所述三角波发生器采用采用RC积分电路。