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功率放大电路设计
摘要：本文总结了电子设计实验中常用的几种功率放大电路的设计方案，针对不同的设计要求和设计条件从电路搭建、注意事项及测试结果进行了说明，能满足大多数实验电路设计的需要。
关键词：功率放大；推挽输出；丙类功放
一.前言
在电子电路设计中，很多系统需要对输出信号进行放大，以提高其带负载能力，驱动后级电路，因此就要对信号进行功率放大。功率放大器的主要性能指标有输出功率及效率，其按照电流导通角的不同，可分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的通角为180度，适用于小信号低频放大，效率最低；乙类放大器的通角约为90度，适于宽带大功率工作，大多数集成运放的末级输出都采用乙类推挽形式；丙类放大器的电流的通角则小于90度，电流波形失真太大，只适于以调谐回路为负载的窄带放大，但效率较甲、乙类高。【1】
二.电路设计
（一）大电流高摆幅运放
若不考虑成本限制，可直接采用大输出电流、高摆幅运算放大器作为输出级。设计重点在于运放的选择及电路连接。市面上有各种性能的Buffer以及可用以驱动的运放，它们能满足大多数设计的要求。专门的驱动芯片如BUF634，其输出电流达250mA，摆率为2000V/us。美国德州仪器公司也有许多相关产品，如THS3121，输出电流可达450mA，摆率达1500V/us。设计的关键在于芯片的正确使用，由于大多数为电流型运放，故反馈电阻的选取很重要，另外由于处理的是高频信号，所以电源去耦，电路布线方面也须十分注意。经实验测试，THS3121在反馈电阻取470Ω、增益为2时在50Ω负载时小信号-3dB带宽达100MHz,-0.1dB带宽达30MHz，并且在电压峰-峰值为10V的输出状态下，频率大于10MHz时仍无失真现象。
（二）互补对管推挽输出
若对功率放大要求不高，可采用分立元件搭建，以互补对管推挽电路作为输出级。设计的关键在于根据系统要求选择合适的互补对管。互补对管采用2SD667和2SB647，其特征频率为140MHz，集电极功率耗散为0.9W，适合低频功率放大。前级放大负反馈由输出引入，使得通频带更加平坦。
（三）直接功率合成
在手头没有合适的驱动芯片时，可以采用三极管直接搭建，虽在实际应用中较少，但在实验室条件下仍是不错的选择。直接功率合成的先决条件是各路参数要对称。要求VT1和VT2、VT3和VT4参数对称，R2=R3,R4=R5,R11=R12等。输入功率在A点一分为二，分两路分别进行放大，在C点合二为一。
（四）单管丙类功率放大
以上三种都是宽频带非谐振功率放大，效率较低，而在无线通信设计中，效率是发射机的主要性指标之一，丙类谐振功率放大较甲类、乙类相比具有更高的效率。三极管基极采用自给偏压电路，集电极采用RLC并联谐振回路，滤除谐波分量，采用π网络作为输出滤波匹配网络，实际参数值可根据所要求的谐振频率具体设计，在此不赘述。
结语
本文通过对不同条件下功率输出级设计提出相应的方案，并经过实际实验测试，效果良好。但在电子设计实验中，较少涉及电力系统，对信号的功率放大要求不是很高，本文仅对系统中常用的简单功率放大进行总结与实验验证，而实际应用中的功率放大电路远不止如此简单。
参考文献：
【1】董尚斌，等。电子线路（1）。北京：清华大学出版社，2006.
【2】黄根春，等。电子设计教程。北京：电子工业出版社，2007.8.
【3】高吉祥。高频电子线路设计。北京：电子工业出版社，2007.5.
2.低频功率放大器设计报告,,
“OTL功率放大器”设计报告一个电子系统总要带上一定的输出系统，例如使扬声器发出声音等等。
为了使负载能正常工作，与负载相连的最后一级放大电路不仅要向负载提供足够的电压，还要向负载提供足够的电流，即提供足够的功率，因此放大电路的最后一级一般称为功率放大器，简称为功放级。在通信系统和各种电子设备中有着广泛的应用。
由于我家的收音机的功放部分坏了，我想设计一个功放修好它，看了几本参考书，知道了有关功放方面以下几个知识点：一、我对低频功率放大器的几点认识1、低频功率放大器的几个主要指标要求即：输出功率，效率和非线性失真。[1]输出功率要足够大。
功率放大器的基本任务是放大信号功率，所以它是主要的技术指标也就是保证向负载输出足够大的信号功率。为此，要求晶体管必须提供尽可能大的电压和电流，它经常要早接近管子的极限状态下工作。
这样设计功率放大器时，首先要根据输出功率的大小，选择合适的晶体管，以保证在大功率输出下管子能正常工作。[2]效率要高。
功率放大器实质上是把小输入信号放大成大输出功率信号，这是一个将电源电能转化为信号能量，输送给负载的过程。因此在电路中，存在一个转换效率问题。
如果能把电源供给的直流功率较多地变成交流输出功率则电路的效率就高。反之，电路效率就低。
[3]非线性失真小。功率放大器的晶体管工作在大信号放大状态，管子输入和输出特性曲线都存在着非线性，不可避免地会产生非线性失真。
应当正确选择管子的静态工作点和集电极等效负载电阻（RL'），另外根据输出功率的大小，适当选择激励级的内阻Rs（输出电阻），也可减少非线性失真。2、功率放大器的种类和特点功率放大器由于三极管工作状态和电路形式不同，可分成不同的种类，按晶体管工作状态可分为：甲类，乙类和甲乙类。
所谓甲类是指在整个信号周期内晶体管一直是导通的，它的集电极总有电流流过；乙类是指在信号的半个周期内晶体管导通，另半个周期晶体管截止；而甲乙类是公于甲类和乙类之间，晶体管导通时间大于半个周期，小于一个周期。按电路形式分：有输出变压器耦合功率放大器和（OTL）无输出变压器耦合功率放大器。
无输出变压器的乙类推挽功率放大器简称为OTL电路。相当于采用输出变压器的乙类推挽功率放大器而言，OTL电路具有便于集成化，频率性好等优点。
二、课题技术指标输出功率Po = 1W 负载（喇叭阻抗）RL= 8 欧姆三、设计OTL功率放大器1、OTL功率放大器设计原则1、设计指标的给出：输出功率Po=1W；负载电阻RL =8欧姆2、电路设计图中，是我设计的功放输出级，它由互补对称电路组成，T1是NPN型管，T2是PNP型管，当Vi在正半周时，T2截止，T1导通。T1有放大作用，电流I1流过负载RL。
在Vi负半周时，T1截止，T2导通。T2有放大作用，I2流过负载RL。
这种电路无论哪个管子工作，都相当一个射级输出器，使输出电流足够大，而且输出电阻很小，负载可以得到很大的有效功率 。这种电路利用两只特性对称的反型管相辅组成，互相补足来完成推挽放大的功能，我们家他为互补对称电路。
但是，由于每只管子输出电压Vbe和IC之间都不是理想线性关系，并且都是死区电压VT。为次，在管子的基极和发射级之间，应加有一定的静态偏压VBE，以便克服交越失真。
3、设计步骤（1）决定电源电压Ec根据输出功率和负载的设计要求，已知Pom=1W ,RL=8欧姆所以 Ec=(8PomRL)1/2=10V(2)选取R16和R17R16和R17是射极电流电阻，主要用来稳定静态工作点，一般取：R16= R17=0.5欧姆。（3）选择大功率管T1和T2 SD05C选取大功率管只要考虑三个参数，即晶体管C-E极间承受的最大反向电压BVCEO，集电极最大电流ICM和集电极最大功耗PCM。
(A) 当电源电压EC确定之后，T1和T2承受的最大反压：VCEMAX=EC(B) 若忽略管压降，每管最大集电极电流为：IC1MAX=(EC/(RL+R16))/2因为T1和T2的射级电阻R16和R17选得过小，符合管稳定性差，过大又会损耗较多的输出功率。一般取：R16=R17=(0.05-0.1)RL(C) 单管最大集电极功耗：-- 文秘杂烩网 。
3.低频电压放大电路的设计
TDA2030集成电路功率放大器设计
一、设计题目 集成电路功率放大器
二、给定条件
设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标：
输出功率：10 ~ 20W（额定功率）；
频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB）
谐波失真：≤1% (10W,30Hz~20kHz);
输出阻抗：≤0.16Ω；
输入灵敏度：600mV(1000Hz，额定输出时)
三、设计内容
1.根据具体电路图计算电路参数
2.选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。
3.了解有关集成电路特点和性能资料情况
4.根据实际机壳大小设计1:1印刷板布线图
5.制作印刷线路板
6.电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指
导书》有关放大器测试过程
7.实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。
四、功率放大电路的测试基本内容
注意：将输入电位器调到最大输入的情况。
1.测量输出电压放大倍数Au
测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHz 70 mv（振幅值100mv），输出负载电阻分别为4Ω和8Ω。
2.测量允许的最大输入信号（1KHz）和最大不失真输出功率
测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。
②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。
3.测量上、下限截止频率fH和fL
测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。
五、参考资料
TDA2030简介： TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。
TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。
TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。
TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0.5%）；在电源电压 ±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0.5%）。该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。
4.低频电压放大电路的设计
TDA2030集成电路功率放大器设计 一、设计题目 集成电路功率放大器 二、给定条件 设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。
性能主要指标：输出功率：10 ~ 20W（额定功率）；频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB）谐波失真：≤1% (10W,30Hz~20kHz)；输出阻抗：≤0.16Ω；输入灵敏度：600mV(1000Hz，额定输出时)三、设计内容 1.根据具体电路图计算电路参数2.选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。
3.了解有关集成电路特点和性能资料情况4.根据实际机壳大小设计1:1印刷板布线图5.制作印刷线路板6.电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指导书》有关放大器测试过程7.实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。四、功率放大电路的测试基本内容 注意：将输入电位器调到最大输入的情况。
1.测量输出电压放大倍数Au 测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHz 70 mv（振幅值100mv），输出负载电阻分别为4Ω和8Ω。2.测量允许的最大输入信号（1KHz）和最大不失真输出功率 测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。
②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。3.测量上、下限截止频率fH和fL 测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。
五、参考资料 TDA2030简介： TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。
TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。
另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。
TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。
TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0.5%）；在电源电压 ±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0.5%）。该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。
该电路可供低频课程设计选用。
5.低频功率放大器设计（快啊）
1. 功率放大级电路设计当功率放大器以 的满功率不失真输出时，输出电压的幅度为 为留有充分的余地，取 .由此可以计算功率放大器的总电压增益 ，即用分贝表示， 功率放大级电路可直接选用集成功率放大器，也可以选用分离元件来组成，但是由于集成功率放大级的调节往往达不到目的，故选用由分离元件晶体管组成的功率放大电路，电路图如下所示：其中 、组成差分放大器，如果电路的参数完全对称则电路具有很高的共模抑制比，可以克服由温度变化引起的静态工作点的漂移。
晶体管 组成电压放大器，为末级功率放大电路提供驱动电压。晶体管 、、、组成末级功率放大电路，输出端为互补对称的OCL电路。
这3级之间采用直流耦合，并引入直流负反馈，电压增益为反馈电阻决定，即 。反馈支路并联电容 可以减小高频自激。
（1） 末级功率放大电路 本设计的技术要求：在额定功率下，输出的正弦波信号的非线性失真系数 3%，效率 55%，所以末级功率放大电路工作在甲乙类比较好。因为工作在甲类状态，虽然非线性失真系数小，但效率较低，一般小于50%；如果工作在乙类状态，虽然效率高较高，但输出波形，容易产生交越失真，达不到非线性失真系数 3%的要求。
上图中二级管 、、和电位器 是用来调整电路的工作状态的。静态时，调节电位器 ，使A,B间的电压为2.8.V，即近似等于晶体管 、、、的be结电压之和。
晶体管 、、、静态时外于微导通状态，O点对地的电压应为0V，从而克服交越失真。 采用+ 、- 双电源供电，由上面计算可得，输出电压的幅度为+20V，则 +20V，为留有余地，选+ =24V,- =-24V。
功率输出晶体管 、选用一对大功率互补对称的场效应晶体管2N3055和MT2955。其特征频率 ，耗散功率 20W，选 >50。
驱动管 、也是一对互补对称的晶体管，其特征频率 ，耗散功率 500mW，选 >80。(2) 电压放大电路 电压放大电路给末级功放提供驱动电压 ，晶体管 构成；静态工作点由电阻R4、R8、R9决定，取集电极电流 为6mA左右。
电容 是高频电压负反馈支路，防止高频自激。（3） 差分放大器电路 差分放大器电路由晶体管 、构成。
选择差分放大器电路作为功率放大级的前级，主要是为了提高电路的抗干拢能力。电路的静态工作点由电阻R6和 及R2和 等决定，差分对管的集电极电流通常取1mA左右。
2.前置放大级电路设计前置放大级电路的主要功能是将5mV~700mV输入信号不失真地放大到功率放大级所需要的1.4V输入信号。因此，需要解决两个问题：一是本级400倍的电压放大倍数和带宽BW>50Hz-10KHz的矛盾；二是对5mV-700mV范围内的信号，都只能放大到2V。
以满足额定输出功率Po 20W的要求。对于前者，可以采用二级放大器，因为放大器的增益带宽积是一个常数，第级的增益减小，带宽就可以提高。
对于后者，可以设计一个音量控制电路或自动增益控制电路，使功放级的输入信号控制在2V左右。根据以上思路，设计的前置放大级电路如下图所示。
其中，NE5532是一个双运放集成运算放大器，可以有来构成 ， 二级放大电路。其主要性能参数如下：增益带宽积10MHz，转换速率为9V/ ，共模抑制比100 ，输入电阻300k 。
设前置放大器的 增益为：对于幅度为5 mV~700mV的输入信号， 的输出幅度为100mV~14V 。选电源电压+ =24V,- =-24V。
第二级放大器的输入信号的大小由音量控制电位器进行控制。设 的增益为对于100mV的输入信号，不经过电位器 衰减，直接由 放大至2V；对于大于的100mV信号，则调节音量控制电位器 先进行衰减后再放大，使得 经放大后的信号的幅度也为2V，以满足功率放大级输出额定功率 的要求。
3.方波发生器电路设计 方波发生器电路的功能：一是要将信号源输的1000Hz正弦波变为正负极性对称的方波，且 =200mV；二是方波信号要经过放大通道进行放大，使输出达到额定功率 。此外，还要满足方波波形成参数的要求。
首先从方波的波形参数考虑，选用快速比较器LM339或LM139组成一个过零比较器，其上升沿和下降沿的时间均小于0.5 。 的同相端接 放大后的正弦波信号，反相端接地，实现过零比较。
的输出为 的对称方波。经R8、R9电阻分压后的输出信号的峰-峰值为200mV。
再将开关S1置于2处，方波信号经过放大通道进行放大，使输出达到额定功率 。4.稳压电源设计 根据以上设计的前置放大级电路和功率放大级电路的要求，需要稳压电源输出的两种直流电压，即前置放大级的 和功率放大级的 。
电压可选用集成稳压电源LM7812和LM7912芯片直接输出， 电压可以选用电压可以调节的集成稳压电源电路芯片LM317、LM337。其性能参数为：输出电压调节范围1.2~37V，最大输出电流，最小输入1.5A，最小输入，输出压差为3V，最大输入，输出压差为40V。
直流稳压电源如下图所示。其中，LM317和LM337的输出电压可由下式决定。
式中，R1一般取200 左右，若取220 , =18V，则 3K ，取4.7K 精密电位器。 电压变压器的参数计算如下。
稳压电源消耗的直流功率为 式中，稳压电源的输出功率 应大于功率放大器的额定输出功率20W。取 =25W，效率 =66%，则电源消耗的直流功率 =38W，通常电。
6.低频信号发生器的设计
低频信号发生器的设计 摘 要： 直接数字合成（DDS）是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快优点，在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。
文中介绍了一种高性能DDS芯片AD9850的基本原理和工作特点，阐述了如何利用此芯片设计一种频率在0—50 kHz内变化、相位正交的信号源，给出了AD9850芯片和MCS51单片机的硬件接口和软件流程。 关键词：直接数字频率合成 信号源 AD9850芯片 概述： 随着数字技术的飞速发展，高精度大动态范围数字/模拟（D,A）转换器的出现和广泛应用，用数字控制方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术，即直接数字合成（DDS）异军突起。
其主要优点有：（1）频率转换快：DDS频率转换时间短，一般在纳秒级；（2）分辨率高：大多数DDS可提供的频率分辨率在1 Hz数量级，许多可达0.001 Hz;(3)频率合成范围宽；（4）相位噪声低，信号纯度高；（5）可控制相位：DDS可方便地控制输出信号的相位，在频率变换时也能保持相位联系；（6）生成的正弦/余弦信号正交特性好等。因此，利用DDS技术特别容易产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号，这在电子测量、雷达系统、调频通信、电子对抗等领域具有十分广泛的应用前景。
1. 低频信号发生器的组成 图2.7为低频信号发生器组成框图。它主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表等。
（1）主振器 RC文氏桥式振荡器具有输出波形失真小、振幅稳定、频率调节方便和频率可调范围宽等特点，故被普遍应用于低频信号发生器主振器中。主振器产生与低频信号发生器频率一致的低频正弦信号。
文氏桥式振荡器每个波段的频率覆盖系数（即最高频率与最低频率之比）为10，因此，要覆盖1Hz~1MHz的频率范围，至少需要五个波段。为了在不分波段的情况下得到很宽的频率覆盖范围，有时采用差频式低频振荡器，图2.8为其组成框图。
假设f2=3.4MHz,f1可调范围为3.3997MHz~5.1MHz，则振荡器输出差频信号频率范围为300Hz (3.4MHz-3.3997MHz)~1.7MHz(5.1 MHz-3.4 MHz)。 差频式振荡器的缺点是对两个振荡器的频率稳定性要求很高，两个振荡器应远离整流管、功率管等发热元件，彼此分开，并良好屏蔽。
（2）电压放大器 电压放大器兼有缓冲与电压放大的作用。缓冲是为了使后级电路不影响主振器的工作，一般采用射极跟随器或运放组成的电压跟随器。
放大是为了使信号发生器的输出电压达到预定技术指标。为了使主振输出调节电位器的阻值变化不影响电压放大倍数，要求电压放大器的输入阻抗较高。
为了在调节输出衰减器时，不影响电压放大器，要求电压放大器的输出阻抗低，有一定的带负载能力。为了适应信号发生器宽频带等的要求，电压放大器应具有宽的频带、小的谐波失真和稳定的工作性能。
（3）输出衰减器 输出衰减器用于改变信号发生器的输出电压或功率，分为连续调节和步进调节。连续调节由电位器实现，步进调节由步进衰减器实现。
图2.9为常用输出衰减器原理图，图中电位器RP为连续调节器（细调），电阻R1~R8与开关S构成步进衰减器，开关S为步进调节器（粗调）。调节RP或变换开关S的挡 （4） 功率放大器及阻抗变换器功率放大器用来对衰减器输出的电压信号进行功率放大，使信号发生器达到额定功率输出。
为了能实现与不同负载匹配，功率放大器之后与阻抗变换器相接，这样可以得到失真小的波形和最大的功率输出。 阻抗变换器只有在要求功率输出时才使用，电压输出时只需衰减器。
阻抗变换器即匹配输出变压器，输出频率为5Hz~5kHz时使用低频匹配变压器，以减少低频损耗，输出频率为5kHz~1MHz时使用高频匹配变压器。输出阻抗利用波段开关改变输出变压器次级圈数来改变。
2. 工作原理及结构 函数信号发生器产生信号的方法有三种：一种是由施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波形；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第三种是先产生三角波再变换为方波和正弦波。在此主要介绍第一种方法，即脉冲式函数信号发生器 3. 低频信号发生器的主要工作特性 目前，低频信号发生器的主要工作特性如下： ①频率范围 一般为20Hz~1MHz，且连续可调。
②。
7.求“简易低频信号发生器”论文 有原理图
简易低频信号发生器函数信号发生器是一种能能够产生多种波形，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。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的原件，焊接出具体的实物图，并在实验室对焊接好的实物图进行调试，观察效果并与课题要求的性能指标作对比。最后分析出现误差的原因以及影响因素。
关键字：方案确定、参数计算、调试、误差分析。 1.1问题的提出 设计一个函数发生器使得能够产生发波、三角波、正弦波。
1、主要技术指标 频率范围 10Hz~100Hz,100Hz~1000Hz,1kHz~10kHz 频率控制方式 通过改变RC时间常数手控信号频率 通过改变控制电压Uc实现压控频率VCF 输出电压 正弦波Upp≈3 V 幅度连续可调； 三角波Upp≈5 V 幅度连续可调； 方波Upp≈14 V 幅度连续可调. 波形特性 方波上升时间小于2s； 三角波非线性失真小于1%； 正弦波谐波失真小于3%。 2、设计要求 （1） 根据技术指标要求及实验室条件自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，计算元件参数。
（2） 列出所有元、器件清单报实验室备件。 （3） 安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。
（4） 记录实验结果。 1.2基本原理 1、函数发生器的组成 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。
1.3提出解决问题的方案及选取 1、三角波变换成正弦波 由运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数发生器电路组成如图1所示，由于技术难点在三角波到正弦波的变换，故以下将详细介绍三角波到正弦波的变换。 图1 (1) 利用差分放大电路实现三角波——正弦波的变换 波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图2所示。
由图可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好；三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。 ㎝ 图2 方案一：用差分放大电路实现三角波到正弦波以及集成运放组成的电路实现函数发生器 （2） 用二极管折线近似电路实现三角波——正弦波的变换 二极管折线近似电路 图3 根据二极管折线近似电路实现三角波——正弦波的变换的原理图，可得其输入、输出特性曲线如入3所示。
频率调节部分设计时，可先按三个频率段给定三个电容值：1000pF、0.01Μf、0.1μF然后再计算R的大小。手控与压控部分线路要求更换方便。
为满足对方波前后沿时间的要求，以及正弦波最高工作频率（10kHz）的要求，在积分器、比较器、正弦波转换器和输出级中应选用Sr值较大的运放（如LF353）。为保证正弦波有较小的失真度，应正确计算二极管网络的电阻参数，并注意调节输出三角波的幅度和对称度。
输入波形中不能含有直流成分。 方案二：用二极管折线近似电路以及集成运放组成的电路实现函数发生器 （3）图是由μA741和5G8038组成的精密压控震荡器，当8脚与一连续可调的直流电压相连时，输出频率亦连续可调。
当此电压为最小值（近似为0）时。输出频率最低，当电压为最大值时，输出频率最高；5G8038控制电压有效作用范围是0—3V。
由于5G8038本身的线性度仅在扫描频率范围10:1时为0.2%，更大范围（如1000:1）时线性度随之变坏，所以控制电压经μA741后再送入5G8038的8脚，这样会有效地改善压控线性度（优于1%）。若4、5脚的外接电阻相等且为R，此时输出频率可由下式决定： f=0.3/RC4 设函数发生器最高工作频率为2kHz，定时电容C4可由上式求得。
电路中RP3是用来调整高频端波形的对称性，而RP2是用来调整低频端波形的对称性，调整RP3和RP2可以改善正弦波的失真。稳压管VDz是为了避免8脚上的负压过大而使5G8038工作失常设置的。
方案三：用单片集成函数发生器5G8038 可行性分析： 上面三种方案中，方案一与方案二中三角波——正弦波部分原理虽然不一样，但是他们有共通的地方就是都要认为地搭建波形变换的电路图。而方案三采用集成芯片使得电路大大简化，但是由于实验室条件和成本的限制，我们首先抛弃的是第三种方案，因为它是牺牲了成本来换取的方便。
其次是对方案一与方案二的比较，方案一中用的是电容和电阻运放和三极管等电器原件，方案二是用的二极管、电阻、三极管、运放等电器原件，所以从简单而且便于购买的前提出发我们选择方案一为我们最终的设计方案。 1.4参数的确定 1、从电路的设计过程来看电路分为三部分：①正弦波部分②方波部分③三角波部分 2、正弦波部分 由于我们选取差分放大电路对三角波——正弦波 进行变换，首先要完成的工作是选定三极管，我 们现在选择KSP2222A型的三极管。
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