CN207869082U - 一种模拟波形发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于信号发生器技术领域，具体涉及一种模拟波形发生器。本实用新型所要解决的技术问题是提出一种拟波形发生器，解决当前信号发生器输出精度低且应用范围较低的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型提出这样一种拟波形发生器，包括电源电路、方波产生器、四分频电路、三角波产生器、同相加法器和滤波器。本实用新型具有结构简单、造价低廉、输出精度高且应用范围广的效果。

Description

一种模拟波形发生器

技术领域

本实用新型属于信号发生器技术领域，具体涉及一种模拟波形发生器。

背景技术

信号发生器是一种常见的信号源，随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅猛发展，促使信号发生器种类增多，性能逐渐提高。尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。

信号发生器在工业以及科学实践中，在电子电路设计，自动控制系统的构建以及测试中发挥了巨大作用，是最为普遍的电子类仪器设备之一，为各种实验的进行以及实验数据的获取打下了坚实的基础。

现在，许多信号发生器内部都含有微处理器，因此具备了自校、自检、自动化和智能化等方向发展。市面上可以看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已经不能完全满足许多方面的应用的需求。并且各类功能的半导体集成芯片的快动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到信号源。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种模拟波形发生器，通过利用双运放和74LS74芯片，解决了当前信号发生器输出精度低且应用范围较低的问题，具有输出精度高且应用范围更广的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种模拟波形发生器，包括电源电路、方波产生器、四分频电路、三角波产生器、同相加法器和滤波器；电源电路对整个系统供电，由方波产生器输出方波，然后四分频电路将方波产生器输出的方波四分频后，再与三角波产生器产生的三角波经同相加法器同相叠加后输出一个复合信号，再经滤波器后输出一个正弦波信号；所述四分频电路是由两片74LS74芯片构成。

优选的，所述电源电路由两个RC电路构成。

优选的，所述方波产生器包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和运算放大器；其中，电容C3一端接地，另一端分别与运算放大器的负极输入端和电阻R5连接，电阻R5的另一端与运算放大器的输出端连接，运算放大器的正极输入端分别经电阻R7接地，经电阻R6与其输出端连接。

优选的，所述滤波器为二阶低通滤波器。

优选的，所述三角波产生器采用积分器及其外围电路，所述积分器及其外围电路由集成运算放大器和LC振荡电路构成。

本实用新型有益效果是:结构简单、造价低廉、输出精度高且应用范围广。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的整体结构图。

图2是本实用新型的具体实施方式的电源电路图。

图3是本实用新型的具体实施方式的方波发生器电路图。

图4是本实用新型的具体实施方式的四分频电路图。

图5是本实用新型的具体实施方式的三角波发生器电路图。

图6是本实用新型的具体实施方式的同相加法器电路图。

图7是本实用新型的具体实施方式的滤波器电路图。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，一种模拟波形发生器，包括电源电路、方波产生器、四分频电路、三角波产生器、同相加法器和滤波器。电源电路对整个系统供电，方波产生器通过四分频电路分别与三角波产生器和同相加法器相连，三角波产生器也与同相加法器相连，同相加法器再与滤波器相连。

如图2所示，电源电路由两个RC电路构成，为整个电路供电。

如图3所示，方波产生器包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和运算放大器；其中，电容C3一端接地，另一端分别与运算放大器的负极输入端和电阻R5连接，电阻R5的另一端与运算放大器的输出端连接，运算放大器的正极输入端分别经电阻R7接地，经电阻R6与其输出端连接。方波发生器电路中利用电阻R5和电容C为定时原件，构成积分电路，把电压反馈到集成运算放大器的反向输入端，RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络。通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。输出频率为：

因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间，即RC积分电路。而此积分电路又设计了反馈和延时装置，把电压反馈到集成运算放大器的反向输入端，RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络。通过RC充、放电实现输出状态的自动转换，从而输出方波，传给四分频电路。

如图4所示，四分频电路是由两片74LS74芯片构成。74LS74是一种双上升沿D触发器芯片，74LS74内含两个独立的D上升沿双D触发器，每个触发器有数据输入、置位输入、复位输入、时钟输入和数据输出。利用两路D触发器构成四分频电路，把输入的信号作为计数脉冲，由于计数器的输出端口是按一定规律输出脉冲的，所以对不同的端口输出的信号脉冲，就可以看作是对输入信号的“分频”。

如图5所示，三角波产生器采用积分器及其外围电路，积分器及其外围电路将四分频发生器输出的方波作为积分运算电路的输入，经过积分运算将方波转化为三角波。下限频率为：

由集成运算放大器和LC振荡电路构成积分器及其外围电路，经过积分运算就构成了三角波发生器。然后，将输出的三角波输入同相加法器中。

如图6所示，同相加法器是将四分频电路输送的方波和三角形发生器输送的三角波相加输出，输出为：U₃＝U₁+U₂

同相加法器的输入阻抗高，输出阻抗较低。加法器是一种数位电路，其可进行数字的加法计算。同相加法器用于将四分频电路输入的方波和三角波发生器产生的三角波直接相加。

如图7所示，滤波器为二阶低通滤波器，截至频率为：

滤波电路种类很多，由运算放大器、电容和电阻可构成二阶低通滤波器。二阶低通滤波器不用电感，体积小，重量轻，有一定的放大能力和带负载能力。只有低频信号能通过而高频信号不能够通过。二阶低通滤波器的过度带比较窄，有利于滤波电路更好的实现滤波功能。而且，电路引入了负反馈，以增大电压放大倍数，是滤波特性区域理想。电路还适当地引入了正反馈，是电压放大倍数增大由不会产生过强的自激振荡。滤波特性好，可将良好的正弦波输出。

由方波产生器输出方波，然后四分频电路将方波产生器输出的方波四分频后，再与三角波产生器产生的三角波经同相加法器同相叠加后输出一个复合信号，再经滤波器后输出一个正弦波信号。

上面对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种模拟波形发生器，其特征在于,包括电源电路、方波产生器、四分频电路、三角波产生器、同相加法器和滤波器；电源电路对整个系统供电，由方波产生器输出方波，然后四分频电路将方波产生器输出的方波四分频后，再与三角波产生器产生的三角波经同相加法器同相叠加后输出一个复合信号，再经滤波器后输出一个正弦波信号；所述四分频电路是由两片74LS74芯片构成。

2.根据权利要求1所述的模拟波形发生器，其特征在于,所述电源电路由两个RC电路构成。

3.根据权利要求1所述的模拟波形发生器，其特征在于,所述方波产生器包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和运算放大器；其中，电容C3一端接地，另一端分别与运算放大器的负极输入端和电阻R5连接，电阻R5的另一端与运算放大器的输出端连接，运算放大器的正极输入端分别经电阻R7接地，经电阻R6与其输出端连接。

4.根据权利要求1所述的模拟波形发生器，其特征在于,所述滤波器为二阶低通滤波器。

5.根据权利要求1所述的模拟波形发生器，其特征在于,所述三角波产生器采用积分器及其外围电路，所述积分器及其外围电路由集成运算放大器和LC振荡电路构成。