本文目录一览：

• 1、求:泰克TDS1012示波器的中文说明书
• 2、数字示波器计量方法有哪些呢？
• 3、数字示波器设计 要求如下

求:泰克TDS1012示波器的中文说明书

泰克数字实时存储示波器 TDS1012 功能特点/性能参数

TDS1000系列数字存储示波器扩展了TDS200系列的性能与操作简易性，是经济型示波器的新一代典范产品。这一系列的7个型号，为用户带来前所未有的高性能，无与伦比的操作简易性，以及经济的价格，并且极其轻便。她的性能，灵活性及经济的价格都使得他们成为应用广泛的工具－数字电路设计调试，生产测试，质量控制，维修维护，教育与培训等等。

值得关注的TDS1000 (单色)与TDS200系列比较，带给市场的新性能主要有：

•性能的增强：

*所有型号具有高级触发功能, 包括脉冲触发及可选场(奇偶)选行的视频触发, 也包括外触发。

*所有型号FFT标准配置

*触发频率读出

•使用简易性的增强:

*具有不同波形选择的自动设置功能

*探头选择指南，保证正确的探头使用

*内容相关在线帮助

*11种波形参数自动测量

*更简单的用户界面－最常用的功能都放在前面板，使用更加方便，比如，单次按钮，默认设置按钮

TDS1000系列主要指标

TDS1012

显示 单色

通道数 2

带宽 100 MHz

取样率 1.0 GS/s

记录长度 所有通道2.5K点

时基范围 5 ns 到50 sec/div

外触发 所有型号标准配置

脉冲宽度触发 所有型号标准配置

从33ns到10sec可选

触发信号读出 触发源触发频率读出，所有型号标准配置

FFT运算功能 所有型号标准配置

自动设置菜单 所有型号标准配置

自动测量 11 种波形参数测量

探头检查指南 所有型号标准配置

TDS2CMA模块 可选件

RS-232 串口,GPIB仪器控制接口，打印并行接口

TDS1000系列特点与特性

性能/功能 优点

高达200MHz 带宽，2GS/s最大取样速率 比传统数字示波器精确得多的实时波形采集技术更加精确的数字测量

显示与测量更高频率的信号，更快的上升时间，发生混叠的可能性更小

理想的产品设计，维护，维修与生产工具

5 mV/div及其以上的刻度全部达到全带宽 在5mV/格以上以全带宽采集信号，比TDS200系列有较大提高（TDS200在2 mv/div and 5 mV/div 刻度时是20MHz 的带宽限制）

所有型号的带宽灵敏度是20 MHz @ 2 mV/div

模拟电路设计与调试的理想工具

TDS2000系列具有彩色显示 TDS2000 系列每一通道具有不同颜色的波形，读出，以及游标

简化多通道复杂波形的观测

理想的设计，维护，维修与制造工具

可选择波形的自动设置功能 自动监测正弦波，方波及视频信号，并以图形化界面显示这些信号的自动设置选项

使用者可以选择进一步的设置选择，包括上升下降沿，视频行场及FFT等

按照信号的不同类型，自动显示4种参数的自动测量值

只显示有信号的通道(关闭无信号的通道)

当多个信号连接至示波器时，使用频率最低的信号作为触发源（而不是最小数通道）

提高测试效率

探头连接在线指南 指示使用者正确地调整探头补偿，确认探头衰减因数

优化探头设置，保证测量精度

11种自动设置 简化与加速测量过程，减少人为误差

包括：最小值，最大值，上升时间，下降时间，＋脉冲宽度，－脉冲宽度，周期，平均值，周期有效值，峰峰值

进行重复测试时尤其有用

在线帮助 象在线手册一样

提供帮助目录，超文本链接主题，使用者可以有选择性地学习各种示波器的功能

帮助语言与界面语言选择对应

提高使用效率

快速傅立叶变换(FFT)

数学运算功能在所有型号作为标准配置

显示频域谱线，快速谐波分析及其它频域测量

分析，测量与调试电路更加快捷

自动设置功能使得FFT通过一个按键就可以实现

脉冲宽度触发(或者称为毛刺触发) 触发于小于，大于或等于可选时间限制的脉冲，33 ns 到10sec可选择

加速数字电路设计，调试与分析

可选行的视频触发功能 触发于视频信号特定的行

提高测试效率

理想的视频设计，调试，维护工具

外触发 所有型号提供前面板不同于输入通道的外触发输入

所有通道都可以用来进行测量

设计调试多通道信号的理想工具

触发频率读出 由触发源自动激活（视频触发时除外）

使用者可以测量触发信号的频率（包括外触发源），无需再使用一个通道做输出

理想的设计，生产与维护手段

触发观察按键 显示触发信号，包括外触发信号

预触发观测 观察触发前的信息，发现造成故障的原因，而不是仅仅看到发生了什么故障

通过前面板操作可设为零

更加简单的用户界面 简单的用户界面使得仪器更加容易使用，减少学习时间，提高效率

传统的，熟悉的模拟风格的控制按钮，使用者可以通过前面板完成大部分常用功能，如自动设置，帮助，单次捕获，打印，扫描速度等

前面板带灯光指示，指示位置与电平旋钮工作于特殊功能

多语言用户界面 菜单与显示可以选择10种操作界面：英语，法语，德语，意大利语，葡萄牙语，俄语，简体中午，繁体中文，朝鲜语，日语

手册也具有多种文字

前面板说明文字同样具有多语言

单次捕获按键 捕获偶发或非重复性信号更加简单

前面板单次按键实现

峰值检测 捕获与观察高频信号成分，偶发毛刺等，可达12 ns

冻结或停止波形 保持并检测最后一次触发的波形

存储调出波形 将信号与参考波形比较

存储调出设置 快速存储设置及调出进行重复测试

无闪烁显示 观察低速信号的更多细节

TDS1000系列与TDS200的比较

功能 TDS1000系列

TDS200系列

显示

通道数 2

2 或4

带宽 60 或100MHz

60 或100MHz

采样率 1.0 GS/s

1.0 GS/s

记录长度 2.5K

2.5K

时基范围 5 ns to50 sec/div

5 ns to5 sec/div

时基精度 50 ppm

100 ppm

外触发 所有型号标配

2通道,TDS224 无

脉冲宽度触发 所有型号标配

33 ns to10 sec

无

触发信号频率读出 所有型号标配

无

FFT分析 所有型号标配

TDS2MM模块

自动设置菜单 所有型号标配

简单设置

自动波形参数测量 11

5

探头检测指南 所有型号标配

无

在线帮助 所有型号标配

无

恢复默认设置按键 所有型号标配

存储/调出菜单里

水平位置设为零按键 所有型号标配

无

单次捕获按键 所有型号标配

在触发菜单里

带指示灯的前面板 所有型号标配

无

TDS2MM 模块 内置测量功能，接口只需选用TDS2CMA

TDS2CMA 模块 选件

定货信息

TDS1000系列示波器

产品 描述

TDS1002 2 Channel, 60 MHz, 1.0GS/s, 单色DSO

TDS1012 2 Channel, 100 MHz, 1.0GS/s, 单色DSO

标准附件

描述

P2200 探头 200 MHz 10X-1X 可变衰减无源探头(每通道一只)

操作手册 11种语言

电源线

校准证书 NIM/NIST可溯源

保修 3年保修，不包括探头

推荐附件

描述

TDS2CMA TDS2CMA 通信接口模块

WSTRO WaveStarTM软件

TNGTDS01 操作培训套件

编程手册 071-1075-00, 英语

维修手册 071-1076-00, 英语

AD007 LAN/WAN GPIB转换器

RM2000 架装套件

AC220 软携带包

HCTDS32 硬携带包（需同时订AC220）

探头

描述

A621 2000 A 交流电流探头

A622 100 A AC/DC 电流探头

AM503S AC/DC 电流探测系统

A6907 4 Channel, 50 MHz 电压隔离器

P6101B 15 MHz, 1X 无源探头

P6021 60 MHz AC 电流探头

P6022 120 MHz AC 电流探头

P6015A 75 MHz, 1000X 高压探头

P5100 250 MHz, 100X 高压探头

P5200 25 MHz, 1300 V 有源差分探头

P2200 200 MHz 10X-1X 无源探头（标准附件）

数字示波器计量方法有哪些呢？

示波器的计量分为两种形式一种是：手动计量。计量工程师选择一个检定项目，记录一次数据。而且需要熟记《GJB 7691-2012 数字示波器检定规程》和《JJF 1057-1998 数字示波器校准规范》检定规程，并将每个检定项目方法掌握。这对计量工程师来说是非常大的挑战。最后是出具纸质报告。

另一种方式是：自动计量。NSAT-3010示波器自动计量系统自动封装国家计量检定标准，计量项目齐全、计量工程师不需要熟记规程，只需要将计量仪器与电脑连接，登录软件，选择检定项目。上位机软件就可以自动检定项目。还可以生成检定报告。简直是太容易了。另外操作流程清晰、计量结果精确，相较于传统手动计量方法有着明显优势，能针对性解决人工手动计量所遇到的多种难题。

                                              纳米软件示波器自动计量系统

数字示波器设计 要求如下

首先根据输出波形的频率和幅值进行编码，存储在单片机的ROM里，

然后以一定的时间间隔依次将这些数字量送往D/A进行转换输出，这样，只要循环送数，在D/A的双极性输出端就可以得到波形波形。

采用单片机片内的振荡器、上电复位和外部硬件看门狗电路。

至于波形编码，网上资料很多，下面是硬件电路设计的描述(这个是网上找的)：

输出两路幅值相等相位相差90°的正弦波形作为物体偏转测量的基准波形；另一路输出测角波形，该波形相对基准波形的相位反映角偏差的方向、幅值反映角偏差量。专用波形发生器就是模拟角位移输出波形的装置，用来进行后续解调电路以及功放电路的检测。它以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出反应弹体姿态的基准波形和测角波形。

软件方面的编程：

#include "reg52.h"

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

unsigned char code table[]=; //共阴极0~9对应16进制数

//=============正弦波数据====================

uchar code sin_tab[256]=

{

0x80, 0x83, 0x86, 0x89, 0x8c, 0x8f, 0x92, 0x95, 0x98, 0x9c, 0x9f, 0xa2, 0xa5, 0xa8, 0xab, 0xae,

0xb0, 0xb3, 0xb6, 0xb9, 0xbc, 0xbf, 0xc1, 0xc4, 0xc7, 0xc9, 0xcc, 0xce, 0xd1, 0xd3, 0xd5, 0xd8,

0xda, 0xdc, 0xde, 0xe0, 0xe2, 0xe4, 0xe6, 0xe8, 0xea, 0xec, 0xed, 0xef, 0xf0, 0xf2, 0xf3, 0xf4,

0xf6, 0xf7, 0xf8, 0xf9, 0xfa, 0xfb, 0xfc, 0xfc, 0xfd, 0xfe, 0xfe, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,

0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0xfe, 0xfd, 0xfc, 0xfc, 0xfb, 0xfa, 0xf9, 0xf8, 0xf7,

0xf6, 0xf5, 0xf3, 0xf2, 0xf0, 0xef, 0xed, 0xec, 0xea, 0xe8, 0xe6, 0xe4, 0xe3, 0xe1, 0xde, 0xdc,

0xda, 0xd8, 0xd6, 0xd3, 0xd1, 0xce, 0xcc, 0xc9, 0xc7, 0xc4, 0xc1, 0xbf, 0xbc, 0xb9, 0xb6, 0xb4,

0xb1, 0xae, 0xab, 0xa8, 0xa5, 0xa2, 0x9f, 0x9c, 0x99, 0x96, 0x92, 0x8f, 0x8c, 0x89, 0x86, 0x83,

0x80, 0x7d, 0x79, 0x76, 0x73, 0x70, 0x6d, 0x6a, 0x67, 0x64, 0x61, 0x5e, 0x5b, 0x58, 0x55, 0x52,

0x4f, 0x4c, 0x49, 0x46, 0x43, 0x41, 0x3e, 0x3b, 0x39, 0x36, 0x33, 0x31, 0x2e, 0x2c, 0x2a, 0x27,

0x25, 0x23, 0x21, 0x1f, 0x1d, 0x1b, 0x19, 0x17, 0x15, 0x14, 0x12, 0x10, 0xf, 0xd, 0xc, 0xb ,

0x9, 0x8, 0x7, 0x6, 0x5, 0x4, 0x3, 0x3, 0x2, 0x1, 0x1, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0 ,

0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x1, 0x1, 0x2, 0x3, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x7, 0x8 ,

0x9, 0xa, 0xc, 0xd, 0xe, 0x10, 0x12, 0x13, 0x15, 0x17, 0x18, 0x1a, 0x1c, 0x1e, 0x20, 0x23,

0x25, 0x27, 0x29, 0x2c, 0x2e, 0x30, 0x33, 0x35, 0x38, 0x3b, 0x3d, 0x40, 0x43, 0x46, 0x48, 0x4b,

0x4e, 0x51, 0x54, 0x57, 0x5a, 0x5d, 0x60, 0x63, 0x66, 0x69, 0x6c, 0x6f, 0x73, 0x76, 0x79, 0x7c,

};

//三角波信号数据表

uchar code thr_tab[32]=

{

0x00,0x0f,0x1f,0x2f,0x3f,0x4f,0x5f,0x6f,0x7f,0x8f,0x9f,0xaf,0xbf,0xcf,0xdf,0xef,

0xff,0xef,0xdf,0xcf,0xbf,0xaf,0x9f,0x8f,0x7f,0x6f,0x5f,0x4f,0x3f,0x2f,0x1f,0x0f

};

//-------------------------------------------------------------------------------------------------------

//锯齿波信号数据表

uchar code jc_tab[33]=

{

0x00,0x08,0x0f,0x18,0x1f,0x28,0x2f,0x38,0x3f,0x48,0x4f,0x58,0x5f,0x68,0x6f,0x78,

0x7f,0x88,0x8f,0x98,0x9f,0xa8,0xaf,0xb8,0xbf,0xc8,0xcf,0xd8,0xdf,0xe8,0xef,0xf8,0xff

};

//数码管位选控制口定义

sbit LED4=P2^7;

sbit LED3=P2^6;

sbit LED2=P2^5;

sbit LED1=P2^4;

//按键口申明

sbit S1=P2^3;

sbit S2=P2^2;

sbit S3=P2^1;

unsigned char tabArry[4]; //保存显示数据

char flag=1; //按键标志，当flag=1时表示没有按下，当flag=0时表示有按键按下

int keycount=0; //按键计数

unsigned char waveth,wavetl; //用于对定时器付值

unsigned int frecount=100; //频率计数

unsigned int mbjs; //码表计数，共采32个点

//毫秒延时程序

void delayms(int ms)

{

uchar i;

while(ms--)

{

for(i=250;i0;i--);

}

}

//键盘扫描

void keyscan()

{

if(flag==1)

{

if(S3==0) //用S3切换波形

{

delayms(2); //延时去抖

if(S3==0) //按键计数,便于切换波形

{

flag=0;

keycount++;

if(keycount=4) keycount=0; //四种波形计数4次

}

}

if(S2==0) //频率加1 处理

{

delayms(2);

if(S2==0)

{

flag=0;

switch(keycount)

{

case 0: //正弦波频率加1

frecount++;

if(frecount1000) frecount=0;

break;

case 1: //三角波频率加1

frecount++;

if(frecount1000) frecount=0;

break;

case 2: //锯齿波频率加1

frecount++;

if(frecount1000) frecount=0;

break;

case 3: //方波频率加1

frecount++;

if(frecount1000) frecount=0;

break;

}

waveth=(65536-57603/frecount)/256; //重新计算初值

wavetl=(65536-57603/frecount)%256;

}

}

if(S1==0) //频率减1 处理

{

delayms(2);

if(S1==0)

{

flag=0;

switch(keycount)

{

case 0: //正弦波频率减1

frecount--;

if(frecount0) frecount=999;

break;

case 1: //三角波频率减1

frecount--;

if(frecount0) frecount=999;

break;

case 2: //锯齿波频率减1

frecount--;

if(frecount0) frecount=999;

break;

case 3: //方波频率减1

frecount--;

if(frecount0) frecount=999;

break;

}

waveth=(65536-57603/frecount)/256; //重新计算初值

wavetl=(65536-57603/frecount)%256;

}

}

}

if(S1!=0 S2!=0 S3!=0) flag=1; //判断按键是否弹起

}

//数据分位

void change(char wavetype,unsigned int frequency)

{

tabArry[0]=wavetype; //显示字母，表示波形类型

tabArry[1]=frequency%1000/100; //百位

tabArry[2]=frequency%100/10; //十位

tabArry[3]=frequency%10; //个位

}

//显示函数

void display()

{

switch(keycount)

{

case 0: //显示A和正弦波的频率

change(0x0a,frecount);

break;

case 1: //显示b和三角波的频率

change(0x0b,frecount);

break;

case 2: //显示C和锯齿波的频率

change(0x0c,frecount);

break;

case 3: //显示d和方波的频率

change(0x0d,frecount);

break;

}

P0 = table[tabArry[0]]; //送最高位段码

LED1=0; //打开对应的位选控制口

delayms(2); //显示延时

LED1=1; //关闭对应的位选控制后显示下一位

P0 = table[tabArry[1]];

LED2=0;

delayms(2);

LED2=1;

P0 = table[tabArry[2]];

LED3=0;

delayms(2);

LED3=1;

P0 = table[tabArry[3]];

LED4=0;

delayms(2);

LED4=1;

}

void Timerinit()

{

TMOD=0x01; //定时器0方式1

//定时器初值计算公式:X=65536-(T/T0)=65536-(f0/f/32)

TH0=waveth=(65536-57603/frecount)/256; //定时器初值 22.1184MHz

TL0=wavetl=(65536-57603/frecount)%256;

EA=1; //开总中断

ET0=1; //开定时器0中断

TR0=1; //定时器0开始计数

}

//主函数

void main()

{

Timerinit(); //定时器初始化

while(1)

{

keyscan(); //扫描按键

display(); //显示程序

}

}

void Timer0() interrupt 1

{

TH0=waveth; //重新赋初值

TL0=wavetl;

if (keycount==0) //输出正弦波

{

P1 = sin_tab[mbjs];

mbjs+=8; //256点，每隔8点输出一个数据

if(mbjs=256)

{

mbjs=0;

}

}

else if(keycount==1) //输出三角波

{

P1 = thr_tab[mbjs];

mbjs++;

if(mbjs=32)

{

mbjs=0;

}

}

else if(keycount==2) //输出锯齿波

{

P1 = jc_tab[mbjs];

mbjs++;

if(mbjs=32)

{

mbjs=0;

}

}

else if(keycount==3) //输出方波

{

mbjs++;

if(mbjs=32)

{

mbjs=0;

}

else if(mbjs16) P1=0xff;

else P1=0x00;

}

}

摘 要

函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。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。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。

本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过差分放大器形成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

经过仿真得出了方波、三角波、正弦波、方波——三角波转换及三角波——正弦波转换的波形图。

关键字：函数信号发生器、集成运算放大器、晶体管差分放

设计目的、意义

1 设计目的

（1）掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。

（2）掌握迟滞型比较器的特性参数的计算。

（3）了解单片集成函数发生器8038的工作原理及应用。

（4）能够使用电路仿真软件进行电路调试。

2 设计意义

函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。

在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

设计内容

1 课程设计的内容与要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：

1.1课程设计的内容

（1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。

（2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计

（3）指标：

输出波形：正弦波、三角波、方波

频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz

输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V；

（4）对单片集成函数发生器8038应用接线进行设计。

1.2课程设计的要求

（1）提出具体方案

（2）给出所设计电路的原理图。

（3）进行电路仿真，PCB设计。

2 函数波形发生器原理

2.1函数波形发生器原理框图

图2.1 函数发生器组成框图

2.2函数波形发生器的总方案

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。

产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法[3]。

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

2.3函数波形发生器各组成部分的工作原理

2.3.1方波发生电路的工作原理

此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。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。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+Ut。Uo通过R3对电容C正向充电，如图2.3中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡[4]。

2.3.2方波——三角波转换电路的工作原理

图2.2方波—三角波产生电路

工作原理如下：

若a点断开，整个电路呈开环状态。运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+ Vcc,则

(2.1)

将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia_为

(2.2)

若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为

(2.3)

比较器的门限宽度：

(2.4)

由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图2.3所示。

a点断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为：

(2.5)

时，

(2.6)

时，

(2.7)

可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系如图2.4所示。

a点闭合，即比较器与积分器形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为：

(2.8)

方波-三角波的频率f为：

(2.9)

由以上两式(2.8)及(2.9)可以得到以下结论：

(1) 电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。

(2) 方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。

电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率[3]。

图2.3比较器的电压传输特性

图2.4方波与三角波波形关系

2.3.3三角波---正弦波转换电路的工作原理

如图2.5三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。

差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性[1]。

图2.5 三角波——正弦波的变换电路

分析表明，传输特性曲线的表达式为：

(2.10)

(2.11)

式中

——差分放大器的恒定电流；

——温度的电压当量，当室温为25oc时， ≈26mV。

如果Uid为三角波，设表达式为

(2.12)

式中 Um——三角波的幅度；

T——三角波的周期。

为使输出波形更接近正弦波，由图2.6可见：

（1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好。

（2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。

（3）图2.7为实现三角波——正弦波变换的电路。其中RP1调节三角波的幅度，RP2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形[2]。

图2.6三角波—正弦波变换原理

图2.7三角波—正弦波变换电路

2.4电路的参数选择及计算

2.4.1方波-三角波中电容C1变化（关键性变化之一）

实物连线中，我们一开始很长时间出不来波形，后来将C2从10uf（理论时可出来波形）换成0.1uf时，顺利得出波形。实际上，分析一下便知当C2=10uf时，频率很低，不容易在实际电路中实现。

2.4.2三角波—正弦波部分的计算

比较器A1与积分器A2的元件计算如下：

由式（2.8）得

即

取 ，则 ，取 ，RP1为47KΩ的点位器。取平衡电阻

由式（2.9）

即

当 时，取 ，则 ，取 ，为100KΩ电位器。当 时 ，取 以实现频率波段的转换，R4及RP2的取值不变。取平衡电阻 。

三角波—正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取 ，滤波电容 视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多， 可取得较小， 一般为几十皮法至0.1微法。RE2=100欧与RP4=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*确定。

2.5 总电路图

先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过差分放大器形成正弦波。如图2.5.1所示，

图2.5.1三角波-方波-正弦波函数发生器实验电路

2.6 8038单片集成函数发生器

2.6.1 8038的工作原理

8038由恒流源I1、I2，电压比较器C1、C2和触发器①等组成。其内部原理电路框图和外部引脚排列分别如图2.8和图2.9所示。

图2.8 8038原理框图

图2.9 8038管脚图（顶视图）

1. 正弦波线性调节；2. 正弦波输出；3. 三角波输出；4. 恒流源调节；5. 恒流源调节；6. 正电源；7. 调频偏置电压；8. 调频控制输入端；9. 方波输出（集电极开路输出）； 10. 外接电容；11. 负电源或接地；12.正弦波线性调节；13、14. 空脚

在图2.8中，电压比较器C1、C2的门限电压分别为2VR/3和VR/3（ 其中VR=VCC+VEE），电流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节，且I2必须大于I1。当触发器的Q端输出为低电平时，它控制开关S使电流源I2断开。而电流源I1则向外接电容C充电，使电容两端电压vC随时间线性上升，当vC上升到vC=2VR/3 时，比较器C1输出发生跳变，使触发器输出Q端由低电平变为高电平，控制开关S使电流源I2接通。由于I2I1 ，因此电容C放电，vC随时间线性下降。当vC下降到vC≤VR/3 时，比较器C2输出发生跳变，使触发器输出端Q又由高电平变为低电平，I2再次断开，I1再次向C充电，vC又随时间线性上升。如此周而复始，产生振荡。若I2=2I1 ，vC上升时间与下降时间相等，就产生三角波输出到脚3。而触发器输出的方波，经缓冲器输出到脚9。三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚2输出。当I1I22I1 时，vC的上升时间与下降时间不相等，管脚3输出锯齿波。因此，8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波等四种不同的波形。

图2.8中的触发器，当R端为高电平、S端为低电平时，Q端输出低电平；反之，则Q端为高电平。

2.6.2 8038构成函数波形发生器

由图2.9可见，管脚8为调频电压控制输入端，管脚7输出调频偏置电压，其值（指管脚6与7之间的电压）是(VCC+VEE/5) ，它可作为管脚8的输入电压。此外，该器件的方波输出端为集电极开路形式，一般需在正电源与9脚之间外接一电阻，其值常选用10k左右，如图2.10所示。当电位器Rp1动端在中间位置，并且图中管脚8与7短接时，管脚9、3和2的输出分别为方波、三角波和正弦波。电路的振荡频率f约为0.3/[C(R1+RP1/2)] 。调节RP1、RP2可使正弦波的失真达到较理想的程度。

在图2.10中，当RP1动端在中间位置，断开管脚8与7之间的连线，若在+VCC与-VEE之间接一电位器，使其动端与8脚相连，改变正电源+VCC与管脚8之间的控制电压（即调频电压），则振荡频率随之变化，因此该电路是一个频率可调的函数发生器。如果控制电压按一定规律变化，则可构成扫频式函数发生器。

图2.10 8038接成波形产生器阿

3电路仿真

3.1电路仿真

3.1.1方波——三角波发生电路的仿真

图3.1 方波

图3.2 三角波

图3.3 方波——三角波

3.1.2三角波---正弦波转换电路的仿真

图3.4 三角波——正弦波

参考文献

[1]王 远．模拟电子技术(第二版)[M]．北京：机械工业出版社，2000

[2]谢自美．电子线路设计实验测试(第二版)[M]．武昌：华中科技大学出版社，2000

[3]路 勇．电子电路实验及仿真[M]．清华大学出版社，2003

[4]胡宴如．模拟电子技术[M]．北京：高等教育出版社，2000

[5]周跃庆．模拟电子技术基础教程[M]．天津大学出版社， 2001

[6]曾建唐．电工电子实践教程[M]．北京：机械工业出版社，2002