簡(jiǎn)易多波形信號發(fā)生器

信號發(fā)生器在電子實(shí)驗中作為信號源，通常用得多的是正弦波、三角波、方波以及用作觸發(fā)信號的脈沖波。本次制作的是能產(chǎn)生九種波形的信號發(fā)生器。

設計目標是簡(jiǎn)單易制、工作可靠、信號頻率在音頻范圍連續可調，即20Hz～20KHz，輸出信號電壓能與TTL電平兼容。

電路中采用了兩塊CMOS數字集成電路74C04(內含六個(gè)反相器)和74C14(內含六個(gè)帶施密特電路的反相器)。

電路見(jiàn)圖1，由反相器IC1的a、b、c三個(gè)并連，和電阻W1+R1、電容C1、C2、C3構成振蕩器以產(chǎn)生三角波，振蕩頻率計算公式為f=1/1.7RC。振蕩頻率分為×10、×100、×1k三段、用開(kāi)關(guān)K2改變接入的電容量粗調頻率，由電位器W1細調20200Hz、2002kHz、2k20kHz，覆蓋音頻頻段。三角波經(jīng)射極跟隨器T2輸出，約3VP-P。此三角波經(jīng)施密特觸發(fā)器IC2a整形為方波，再經(jīng)IC2bf并聯(lián)輸出(多個(gè)門(mén)電路并聯(lián)以提高驅動(dòng)能力)，其電平兼容TTL。IC1d、IC1ef構成兩級線(xiàn)性放大器，用于將三角波整形為模擬正弦波，原理是利用放大器飽和將三角波的尖端限幅為圓形，再經(jīng)射極跟隨器T1輸出，約6.5VP-P。當波形選擇開(kāi)關(guān)K3將電阻R2和二極管D1或D2接入電路時(shí)，輸出的方波被整流為正電壓或負電壓加到三角波發(fā)生器的輸入端，構成壓控振蕩器(VCO)，從而獲得極性不同的鋸齒波或脈沖波，脈沖寬度取決于電阻R2和積分電容的大小。如此構成一個(gè)實(shí)用的多波形信號發(fā)生器，開(kāi)關(guān)K3是波形選擇開(kāi)關(guān)，其位置與波形的關(guān)系見(jiàn)附表。

積分電容C1、C2、C3選用溫度特性好的薄膜電容，容量值要求準確，每組電容器由兩個(gè)電容器并聯(lián)以得到需要的數值，需用數字萬(wàn)用表的電容檔精選，才能保證三條頻率刻度的—致性。電容C4、C5一定要用無(wú)極性電容，可用兩個(gè)4.7μ有極性電介電容同極性串連代替。電容C6、C7用鉭電介。圖1中未注明電壓的電容器均選用50V。頻率細調電位器W1選用金屬殼全密封碳膜電位器，最好選用阻值變化為線(xiàn)性(即型號后綴帶有“X”)的。開(kāi)關(guān)K2、K3選用小型—刀三位波段開(kāi)關(guān)。9V直流穩壓電源選用小電流的三端穩壓集成電路78L09。六施密特觸發(fā)器74C14也可用HEF40106直接代換。

由于采用低耗電的C-MOS電路，本機也可用9V積層電地供電。

電路制作完成后需要調整的只有正弦波形。有示波器時(shí)可在示波器監視下調整微調電阻W2、W3，使波形最接近正弦波;無(wú)示波器時(shí)，可將正弦波輸出接到家用音頻功放的輸入端，頻率調整到數百周，調W2、W3使聲音最?lèi)偠纯伞?/p>

制作難點(diǎn)是面板上的頻率刻度盤(pán)的繪制及校準。下面詳細介紹：

讀數標尺的制作：

讀數標尺與頻率細調電位器W1的旋鈕為—體。選擇一塊無(wú)劃痕的透明板(如薄有機玻璃板或CD盒蓋)，接圖2裁取—塊，其長(cháng)度以面板能容納的半徑為限(長(cháng)些為好)，作為標尺，經(jīng)過(guò)圓心用針尖刻一直線(xiàn)槽，在槽中涂上紅色墨水，形成一條紅線(xiàn)，作為讀數標線(xiàn);用502膠水或AB雙管膠將標尺與旋鈕底面對接粘合。

刻度校準：

用AUTOCAD或CAXA制圖軟件，作一直徑約100mm的圓(直徑大些，繪圖時(shí)易于估計小數)，點(diǎn)擊“等分弧”，將圓周分為100等分，打印兩份(當然也可手工用圓規和量角器完成此工作)。將其中一份按標尺長(cháng)度為半徑裁剪—個(gè)圓，臨時(shí)粘合到面板上W1位置。將帶標尺的旋鈕固定到W1軸上，根據標線(xiàn)確定W1旋轉的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，一般電位器旋轉范圍為0253度，在繪制的等分圓周上約070.4格。

打開(kāi)發(fā)生器電源，讓其工作一段時(shí)間預熱穩定。將頻率粗調開(kāi)關(guān)K2置“×100擋”、波形選擇開(kāi)關(guān)K3置“1”檔，在方波輸出端接上數字萬(wàn)用表的“測頻率檔”，從“0”開(kāi)始旋轉W1，在頻率的整數位記下標線(xiàn)指示的刻度值(如1KHz，17.3格等)并列出表格;在K3的另外兩擋位重復上面工作。

繪制頻率刻度：

利用上面測繪的三個(gè)刻度表，在繪圖軟件窗口畫(huà)出各刻度線(xiàn)。如果無(wú)條件使用計算機繪圖，可利用繪制的等分圓周圖和透明直尺手工繪制出三條頻率刻度。

將繪制的刻度盤(pán)粘合到面板上相應位置。在K3的各檔位測試一遍刻度與輸出頻率的對應關(guān)系，你會(huì )發(fā)現，如果電容C1、C2、C3的數值準確的話(huà)，各檔刻度與輸出頻率基本吻合，完全能滿(mǎn)足業(yè)余使用的要求。至此，這臺多波形發(fā)生器就完成了。