本發(fā)明涉及函數(shù)信號發(fā)生儀器，具體涉及函數(shù)信號發(fā)生器的波形產(chǎn)生電路。

背景技術(shù)：

信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，按其信號波形可分為正弦信號發(fā)生器、函數(shù)(波形)信號發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器、隨機信號發(fā)生器四大類。其中能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波(含方波)、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。眾所周知，在實驗以及一些科學(xué)研究中常用到的一些基本測試信號，如在示波器、電視機等儀器中，用作時基電路的鋸齒波以及在實驗中常被用做信號源，觀察波形失真情況等的正弦波都可以由函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生。除此之外，函數(shù)信號發(fā)生器在其他領(lǐng)域如通信、廣播、工業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)也有很重要的作用。但是，大部分函數(shù)信號發(fā)生器其應(yīng)用于工業(yè)，其設(shè)計要求高，造價高，并不適用于學(xué)校教學(xué)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是工業(yè)用的函數(shù)信號發(fā)生器造價高，不適宜教學(xué)，目的在于提供函數(shù)信號發(fā)生器的波形產(chǎn)生電路，簡化函數(shù)信號發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)，降低其造價。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

函數(shù)信號發(fā)生器的波形產(chǎn)生電路，包括電壓比較器、反相積分器和差分放大器，所述電壓比較器、反相積分器和差分放大器依次連接；所述電壓比較器接收基波信號并將基波信號變換成方波信號并將方波信號傳輸至反向積分器，所述反向積分器將接收的方波信號變換為三角波信號并將三角波信號傳輸至差分放大器，所述差分放大器將三角波信號變換為正弦波信號輸出。利用電壓比較器、反相積分器、差分放大器較簡單的電路實現(xiàn)波形的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了教學(xué)用的函數(shù)信號發(fā)生器的波形產(chǎn)生電路，有利于降低造價。

進(jìn)一步地，電壓比較器包括電阻r1、電阻r2、電阻r3、電位器rp1、運算放大器a1，所述電阻r1一端連接基準(zhǔn)電壓，其另一端與運算放大器a1的反向輸入端連接；所述電阻r2一端連接輸入電壓，其另一端與運算放大器a1的正向輸入端連接；所述電阻r3一端連接在電阻r2與運算放大器a1連接的線路上，其另一端與電位器rp1的一個固定端連接；電位器rp1連接電阻r3端的另一端與運算放大器a1的輸出端連接；電位器rp1與運算放大器a1的輸出端的連接點為電壓比較器的信號輸出端。

進(jìn)一步地，電壓比較器還包括電容c1，所述電容c1一端連接在電阻r3與運算放大器a1的正向輸入端連接的線路上，其另一端與電位器rp1與運算放大器a1的輸出端連接的線路上。電容c1可加速電壓比較器的翻轉(zhuǎn)速度。

進(jìn)一步地，反相積分器包括電阻r4、電位器rp2、電阻r5、電容c2和運算放大器a2，所述電阻r4一端與電壓比較器連接，其另一端與電位器rp2的一個固定端連接；電位器rp2連接電阻r4端的另一端與運算放大器的反向輸入端連接；所述電容c2一端連接在電位器rp2與運算放大器a2連接的線路上，其另一端與運算放大器a2的輸出端連接；電阻r5一端與運算放大器a2的正向輸入端連接，其另一端連接基準(zhǔn)電壓；運算放大器a2的輸出端與電容c2的連接點為反相積分器的信號輸出端。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：本發(fā)明利用電壓比較器、反相積分器和差分放大器產(chǎn)生函數(shù)信號發(fā)生器需要的波形，不僅降低了函數(shù)信號發(fā)生器本身的造價，使其更適宜于學(xué)校教學(xué)的需要，而且其電路結(jié)構(gòu)簡化之后，可有助于學(xué)生研究性學(xué)習(xí)函數(shù)信號發(fā)生器，使理論在實踐中被深化理解。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例

如圖1所示，函數(shù)信號發(fā)生器的波形產(chǎn)生電路，包括電壓比較器、反相積分器和差分放大器，所述電壓比較器、反相積分器和差分放大器依次連接；所述電壓比較器接收基波信號并將基波信號變換成方波信號并將方波信號傳輸至反向積分器，所述反向積分器將接收的方波信號變換為三角波信號并將三角波信號傳輸至差分放大器，所述差分放大器將三角波信號變換為正弦波信號輸出。

電壓比較器包括電阻r1、電阻r2、電阻r3、電位器rp1、運算放大器a1，所述電阻r1一端連接基準(zhǔn)電壓，其另一端與運算放大器a1的反向輸入端連接；所述電阻r2一端連接輸入電壓，其另一端與運算放大器a1的正向輸入端連接；所述電阻r3一端連接在電阻r2與運算放大器a1連接的線路上，其另一端與電位器rp1的一個固定端連接；電位器rp1連接電阻r3端的另一端與運算放大器a1的輸出端連接；電位器rp1與運算放大器a1的輸出端的連接點為電壓比較器的信號輸出端。

電壓比較器還包括電容c1，所述電容c1一端連接在電阻r3與運算放大器a1的正向輸入端連接的線路上，其另一端與電位器rp1與運算放大器a1的輸出端連接的線路上。

反相積分器包括電阻r4、電位器rp2、電阻r5、電容c2和運算放大器a2，所述電阻r4一端與電壓比較器連接，其另一端與電位器rp2的一個固定端連接；電位器rp2連接電阻r4端的另一端與運算放大器的反向輸入端連接；所述電容c2一端連接在電位器rp2與運算放大器a2連接的線路上，其另一端與運算放大器a2的輸出端連接；電阻r5一端與運算放大器a2的正向輸入端連接，其另一端連接基準(zhǔn)電壓；運算放大器a2的輸出端與電容c2的連接點為反相積分器的信號輸出端。

電阻r2連接接入電壓的那一端與運算放大器a2的輸出端活動連接，其連接點定義為a點。電壓比較器和反相積分器的電路工作原理如下：若a點斷開，運算放大器a1與電阻r1、電阻r2及電阻r3、電位器rp1組成電壓比較器，電阻r1稱為平衡電阻，電容c1稱為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)；運算放大器a1的反相端接基準(zhǔn)電壓，即v-＝0，同相端接輸入電壓vin；比較器的輸出vo1的高電平等于正電源電壓+vc，低電平等于負(fù)電源電壓，當(dāng)比較器的v+＝v-＝0時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出vo1從高電平+vc跳到低電平-ve，或從低電-ve跳到高電平+vc。設(shè)vo1＝+vc，則可以得到v+的式子，即它的值。對這個式子進(jìn)行整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限電位vin-＝[-r2/(r3+rp1)]vc。若vo1＝-ve，則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位：vin+＝[r2/(r3+rp1)]vc，所以比較器的門限寬度vh為vh＝vin+-vin-＝2[r2/(r3+rp1)]vc。當(dāng)a點斷開時，運算放大器a2與電阻r4、電位器rp2、電容c2及電阻r5組成反相積分器，其輸入信號為方波vo1，則積分器的輸出為：當(dāng)vo1＝+vc時，反相積分器的輸出vo2＝[-vc/(r4+rp2)c2]t；當(dāng)vo1＝-ve時，vo2＝[vcc/(r4+rp2)c2]t?？梢?，當(dāng)積分器的輸入為方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波。

選用差分放大器作為三角波與正弦波的變換電路。波形變換的原理是：利用差分對管的飽和與截止特性進(jìn)行變換。分析表明，差分放大器的傳輸特性曲線ic1(或ic2)的表達(dá)式為：ic1＝aie1＝ai0/(1+e-vid/vt)，式中，a＝ic/ie≈1；i0為差分放大器的恒定電流；vt為溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25度時，vt≈26mv。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。