说明10个有用的函数发生器电路

在这篇文章中，我们将学习如何使用IC 4049，IC 8038，IC 741，IC 7400，晶体管，UJTS等构建10个简单且有用的功能发生器电路。用于产生精确的方波，三角波和锡瓦斯通过简单的开关操作。

1）使用IC 4049

只使用一个低成本CMOS IC 4049通过几个单独的模块，很容易创建一个强大的函数生成器，它将提供音频频谱周围和之外的三种波形。

本文的目的是创建一个基本的、经济有效的、开源的频率发生器，它易于为所有爱好者和实验室专业人员构建和使用。

此目标无疑已经完成，因为电路提供各种正弦，方形和三角波形，并且从大约12Hz到70 kHz的频谱只采用单个CMOS六角逆变器IC和几个单独的元件。

毫无疑问，该架构可能无法提供更先进电路的效率，特别是在增加频率下的波形一致性方面，但是它是一个令人难以置信的音频分析仪器。

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框图

电路从上面显示的框图操作基础。函数发生器的主要部分是三角形/ SquareWave发生器，由Integrator和Schmit触发器组成。

一旦施密特触发器的输出为高，从施密特输出反馈到积分器输入的电压允许积分器的输出在超过施密特触发器的较低输出电平之前呈负斜率。

在此阶段，施密特触发器的输出较慢，因此反馈至积分器输入的小电压允许其在达到施密特触发器的上触发电平之前正爬升。

施密特触发器的输出再次变高，积分器输出再次为负，以此类推。

积分器输出的正扫频和负扫频表示一个三角形波形，其振幅由施密特触发器的迟滞(即高触发器和低触发器之间的差值)计算。

施密特触发器生产，自然是一个方波，由交替的高和低输出状态。

三角形输出通过缓冲放大器提供给二极管整形器，缓冲放大器对三角形的高电平和低电平进行四舍五入，以产生近似正弦波信号。

然后，3个波形都可以由3路选择开关S2选择并提供给输出缓冲放大器。

电路是如何工作的

如上图所示，CMOS功能发生器的全电路图。积分器完全使用CMOS逆变器NL，而Schmitt机制包含2个正反馈逆变器。这是n2和n3。

下图显示了用于上述原理图的IC 4049的引脚细节

电路是这样工作的;考虑到此时P2刮水器处于最低位置，N3输出较高，此时的电流相当于:

Ub-U1/P1+R1

通过R1和P1行进，其中UB表示电源电压并提供N1阈值电压。

由于该电流不能进入逆变器高阻抗输入，所以它开始朝向C1 / C2行驶，这取决于哪个电容器通过开关S1切换到线路。

因此，C1上的电压降线性降低，使得在施密特触发的较低阈值电压接近施密特触发的较低阈值电压之前，N1的输出电压升高。

现在当前相当于-Ut/P1+R1流经R1和P1。

该电流始终流经C1，因此N1的输出电压呈指数增长，直到施密特触发器的最大极限电压达到，施密特触发器的输出上升，整个循环重新开始。

保持三角波对称（即，对于波形的正面和波形的负面部分的相同斜率），电容器的负载和放电电流必须是相同的，意思是UJ，-ui应该与UT相同。

然而，不幸的是，Ut由CMOS逆变器参数决定，通常为55%！电源电压Ub=Ut约为2.7 V，电压为6 V，Ut约为3.3 V。

P2可以克服这一挑战，因为它需要修改对称性。目前，考虑泰国r与正供应线(位置A)相关。

无论P2的设置如何，施密特触发器的高输出电压始终保持在11。

然而，当N3输出低时，R4和P2建立一个电位分压器，这样，根据P2的雨刷配置，0 V到3 V之间的电压可以返回到P1。

这确保了电压不再 - 但是UP2-UT。在P2滑块电压约为0.6 V的情况下，UP2-UT应约为-2.7V，因此充电和放电的电流将是相同的。

显然，由于Ut值的公差，应执行P2调整以匹配特定的函数生成器。

在Ut小于输入电压50%的情况下，将R4的顶部连接到地(位置B)可能是合适的。

可以找到几个频率尺度，它们将使用S1分配;12赫兹-1千赫和1千赫至大约70千赫。

颗粒频率控制由P1给出，P1改变C1或C2的充放电电流，从而改变积分器上下倾斜的频率。

N3的方波输出通过波形选择开关S2发送到缓冲放大器，S2由一对像线性放大器一样偏置的逆变器组成(并联起来以提高它们的输出电流效率)。

三角波输出通过缓冲放大器N4提供，从那里通过选择开关到缓冲放大器输出。

此外，N4的三角形输出被添加到正弦整形器中，包括R9, R11, C3, Dl和D2。

D1和D2将电流达到大约+/- 0.5伏，但它们的多样性电阻超出该电压，并对数限制了三角形脉冲的高度和低点以创建相同的SineWave。

正弦输出通过C5和R10传输到输出放大器。

P4，其变化N4的增益，因此提供给正弦塑套的三角形脉冲的幅度，改变了窦透明度。

太低的信号电平，和三角形的振幅将低于阈值电压的二极管，它将继续没有变化，和太高的信号电平，高和低将被强烈的剪切，从而提供不形成良好的正弦波。

选择输出缓冲放大器输入电阻器时，所有三种波形的标称峰值至最小输出电压约为1.2 V。输出电平可通过P3改变。

设置程序

调整方法是简单地改变三角形的对称性和正弦波的纯度。

此外，通过检查方波输入，三角形对称性得到了理想的优化，因为如果方波占空比为50%(1-1标记空间)，就会产生对称三角形。

为此，您必须调整预设的P2。

当P2雨刮器向下移动到N3输出端时，对称性增加，但无法实现正确的对称性时，R4的上部必须在备用位置接合。

通过调整P4来改变SineWave的纯度，直到波形“看起来完美”或仅当存在失真计来检查时，只有在最小的失真时才变化。

由于电源电压影响不同波形的输出电压，因此影响正弦的纯度，电路必须由健壮的6v电源供电。

当电池被用作电源电池时，它们不应该被强迫向下运行太多。

用作线性电路的CMOS集成电路比通常的开关模式漏出更高的电流，因此电源电压不能超过6v，否则集成电路会由于严重的散热而发热。

另一种构建函数发生器电路的好方法是通过IC 8038，如下所述

2)使用IC 8038的函数产生电路

IC 8038是一种精密波形发生器IC，专门为创建正弦，正方形和三角形输出波形而设计，通过合并最少数量的电子元件和操作。

它的工作频率范围可以通过从0.001Hz到300kHz的8个频率步骤确定，通过适当选择所附的R-C元件。

无论温度或电源电压在大范围内波动如何，振荡频率都非常稳定。

另外，IC 8038功能发生器提供高达1MHz的工作频率范围。所有三个基本波形输出，正弦，三角形和正方形都可以通过电路的各个输出端口访问。

尽管响应可能不是非常线性的，但是8038的频率范围可以通过外部电压馈送来改变。所提出的功能发生器还提供可调三角对称性和可调的正弦波失真级别。

3） 用IC 741实现的函数发生器

与典型的正弦波信号发生器相比，这种基于IC 741的函数发生器电路提供了更多的测试通用性，可以同时提供1khz的方波和三角波，而且它成本低，构造非常简单。在方波上输出约为3V ptp，在正弦波上输出约为2V均方根。如果你想对正在测试的电路更温和一些，一个开关衰减器可能很快就会被包括在内。

如何组装

按照组件布局图所示，开始将零件填充到PCB上，并确保正确插入齐纳、电解和IC的极性。

如何设置

要设置简单的函数发生器电路，只需微调RV1，直到正弦波形略低于限幅电平。这将通过振荡器为您提供最有效的正弦波。正方形和三角形不需要任何特定的调整或设置。

它是如何工作的

1. 在这个IC 741函数产生电路中，IC1被配置成一个维恩桥振荡器的形式，工作在1khz频率。
2. 振幅控制由二极管D1和D2供电。该IC的输出通过输出插座或平方电路驱动。
3. 它通过C4连接到SW1a，是施密特触发器（Q1-Q2）。齐纳ZD1就像一个“无歇斯底里症”触发器。
4. IC2，C5和R10积分器从输入方波产生三角波。

4)简单的UJT函数生成器

这单结振荡器如下所示，是最简单的锯齿发生器之一。这两个输出，即，一个锯齿波形和一个触发脉冲序列。波从大约2V(谷的点，Vv)逐渐上升到最大峰(Vp)。峰值点取决于电源Vs和隔离BJT比值，其范围可能在0.56到0.75之间，0.6是一个普通值。一个振荡的周期大致为:

t=-RC x 1n[（1-η）/（1-Vv/Vs）]

其中“1n”表示自然对数用法。考虑标准值，Vs=6，Vv=2，和η= 0.6，上述方程简化为：

t=RC x 1n（0.6）

由于电容充电是增量的，锯齿的增长斜率不是线性的。对于许多音频应用程序来说，这几乎无关紧要。图(b)展示了通过恒流电路的充电电容。这使得斜率竖直向上。

电容器的充电率现在是恒定的，独立于Vs，尽管Vs仍然影响峰值点。由于电流依赖于晶体管增益，因此没有简单的频率测量公式。该电路设计用于低频工作，并实现为斜坡发生器。

5） 使用LF353运算放大器

两个运放构成了精确的方波和三角波产生电路。LF353包括两个最适合此应用的JFET运算放大器。

输出信号频率由公式计算f = 1 / RC。该电路显示出极宽的操作范围，几乎没有任何失真。

R可以是330欧姆到4.7 M之间的任意值;C可以是220pF到2uF之间的任意值。

就像上面的概念一样，在下一步中使用两个运算放大器正弦波一个余弦波函数发生器电路。

它们产生频率几乎相同的正弦波信号，但相位相差90°，因此第二个运放的输出被称为余弦波。

频率受可接受的R和C值的收集的影响。r在220k到10米范围内;c是39pf和22nf之间。R，C和/或/或是一个位复杂的连接，因为它必须反映其他电阻器和电容器的值。

使用r = 220k和c = 18nf作为提供250Hz频率的初始点。齐纳二极管可以是3.9V或4.7V的低功率输出二极管。

6）使用TTL IC的功能发生器

几个盖茨7400四双输入与非门构成该TTL函数发生器电路的实际振荡器电路。晶体和可调电容器的工作方式与栅极U1-A的输入以及栅极U1-B的输出相同的反馈系统。门U1-C等振荡器级和输出级之间的缓冲器，U1-D。

开关S1用作可手动可切换的栅极控制，以在销11开/关在引脚11处切换U1-D的正方形输出。使用S1打开，如图所示，正方波在输出处产生，一旦关闭，就会关闭实体波形。

开关可以用逻辑门代替，以数字方式控制输出。在C1和XTAL1的连接点产生了一个近乎理想的6至8伏峰对峰正弦波。

该结的阻抗非常高，并且不可能提供直接输出信号。晶体管Q1设置为发射器跟随器放大器，将高输入阻抗提供给正弦波信号和对外部负载的低输出阻抗。

该电路将曲柄几乎所有类型的晶体，并将运行的晶体频率低于1 MHz以上10 MHz。

如何设置

设置这个简单的TTL函数发生器电路可以通过以下几点快速启动。

如果你手边有一个示波器，将它连接到引脚11上的U1-d的方波输出，并将C1放置在提供最有效输出波形的范围的中心。

接下来，观察正弦波输出并调整C2以得到最优的波形。返回C1控制旋钮，并对其进行微调，直到在示波器屏幕上实现最健康的正弦波输出。

零件清单

电阻
（所有电阻器均为-瓦，5%单位。）
RI，R2=560欧姆
R3 = 100 k
R4 = 1K.

半导体
U1 = IC 7400
Q1=2N3904 NPN硅晶体管

电容器
C1，C2 = 50 PF，修剪电容器
C3，C4 = 0.1 UF，陶瓷盘电容器

各种各样的
S1 = SPST拨动开关
xtal1 =任何水晶（参见文字）

7） 晶体控制最佳正弦波形电路

下面的波形发生器，是一个双晶体管晶体振荡器电路，性能优良，成本低廉，不需要线圈或扼流圈。价格主要取决于所使用的晶体，因为其他元素的总成本肯定不会只有几美元。晶体管Q1和几个相邻部分构成振荡器电路。

晶体的接地路径通过C6、R7和C4定向。在C6和R7连接处，这是一个非常小的阻抗位置，射频被应用到发射极跟随器放大器Q2。

C6/R7结处的波形实际上是一个近乎完美的正弦波。根据晶体的Q系数和电容C1和C2值，Q2发射极处的输出振幅范围为2-6伏左右的峰-峰。

C1和C2值决定电路的频率范围。对于低于1MHz的晶体频率，C1和C2应为2700 pF（.0027 p，F）。对于1 MHz至5 MHz之间的频率，这些电容器可以是680 pF电容器；对于5兆赫和20兆赫。您可以使用200 pF电容器。

你可以试着用那些电容的值来测试，以得到看起来最好的正弦波输出。此外，电容器C6的调整可以对两个输出电平和波形的整体形状产生影响。

零件清单

电阻
（所有电阻器均为-瓦，5%单位。）
R1-R5-1K.
R6-27k
R7-270欧姆
R8-100K.
电容器
C1，C2看文字
C3，C5-0.1-P.F，陶瓷盘
C6-10 PF至100 PF，修剪器
半导体
Q1、Q2-2N3904
XTAL1-See文本

锯齿波发生器电路

在锯齿波发生器电路中，部分Q1、D1-D3、R1、R2和R7被配置为简单的恒流发生器电路，该恒流发生器电路用恒定电流对电容器C1充电。恒定的充电电流在C1上产生线性增加的电压。

晶体管Q2和Q3像Darlington对一样装配，以将电压通过C1推动到输出，没有负载或扭曲效果。

当C1附近的电压增加到电源电压的70%左右时，栅极U1-a被激活，触发U1-b输出高电平并短暂接通Q4;当电容C1放电时，仍保持开启状态。

这完成了一个循环并启动下一个循环。电路的输出频率由R7控制，其提供大约30 Hz的低端频率，上端频率为约3.3kHz。

频率范围可以通过降低C1的值来提高，通过增加C1的值来降低。保持Q4的峰值放电电流处于受控状态。C1不应大于0.27 uF。

零件清单

8)函数发生器电路采用一对IC 4011

该电路的基础实际上是Wien -Bridge振荡器，提供正弦波输出。随后提取正方形和三角形波形。

使用CMOS NAND栅极N1至N4构造Wien桥振荡器，而振幅稳定由晶体管T1和二极管D1和D2提供。

这些二极管可能必须是两个一组的匹配，以获得最低的失真。频率调节电位计P1也必须是高质量的立体声电位计，其内部电阻轨迹配对在5%公差范围内。

预设R3提供最小失真的调整设施，如果D1、D2和P1采用匹配部件，则整体谐波失真可能低于0.5%。

维恩桥振荡器的输出作用于N5的输入端，N5的输入端被偏置到其线性区域，作为一个放大器。与非门N5和N6集体增强和剪辑振荡器输出，以产生一个正方形波形。

波形的占空比相对地受到N5和N6的阈值电位的影响，但是它接近50%。

N6门输出提供到使用N7和N8门构建的积分器中，与方波协调以输出三角波形。

三角形波形的振幅当然取决于频率，并且由于积分器不是很精确，因此线性度还与频率有关。

考虑到函数发生器通常与毫伏表或示波器一起使用，且输出易于检查，因此，实际上振幅变化非常小。

9）功能发生器电路使用LM3900 Norton运算放大器

一个非常方便的函数发生器，将减少硬件和价格也可以与一个单一的诺顿四放大器集成电路LM3900。

如果从该电路中移出电阻器R1和电容器C1，则所产生的设置将是用于诺顿放大器方波发生器的公共，具有进入电容器C2的定时电流。将集成电容器C1集成到方波发生器在输出处产生现实的精确正弦波。

电阻器R1有助于补充电路的时间常数，使您能够调整输出正弦波以获得最低失真。相同的电路使您能够将正弦波输出输入到标准连接中，用于设计有两个诺顿放大器的方波/三角波发生器。

如图三角形输出中所示的工作原样，如正弦箱放大器的输入。

对于本文提供的零件值，电路的运行频率约为700赫兹。电阻器R1可用于调节最低正弦波失真，电阻器R2可用于调节方形和三角波的对称性。

诺顿四组包中的第4个放大器可以作为所有3个输出波形的输出缓冲器连接起来。

10）功能发生器使用IC 566

IC 566非常适合在其内部电路的帮助下构建测试生成器电压控制的振荡器（VOC）。该电路设计提供各个输出，提供三角形和方波以及一组正极和负面的尖峰输出。方波的幅度为5 V PK-PK，剩余波形为1.5 V PK-PK。频率取决于附接到IC的引脚7的电容值。

建议使用钽电容代替电解液。该IC 566函数发生器的输出被创建来处理高阻抗负载。需要一个晶体管缓冲级来补充低输入阻抗设备。

斑点正弦波函数发生器

下一个图说明了一个使用IC 7556作为积分器的电路。

当积分器从定时器输入方波时，它将其转换为三角波。当三角波信号被应用到另一个积分器中时，它被转换成正弦波。对于一个非常基本的电路，这种方法可以用来创建一个设定频率的非常干净的正弦波。在本版本中，所有三种基本波形（正方形、三角形和正弦波）都是以几乎相同的峰间电压振幅生成的。正弦波的振幅为3伏，峰值间为9伏电源，几乎与1伏RMS相当，这是音频测试的一个有用量。

该spot正弦波发生器的目标是使所有三个输出具有大约相同的输出电压，以便可以快速测试其他电路对各种波形的响应。当峰间电压为电源的三分之一时，三角波定义起始值。

虽然通过两个电阻器R4和R5将方波衰减到接近所需的值，但方波最初具有电源电压值，因为它随轨道的变化而变化。如果不需要，可以拆下这两个电阻器。第二个积分器lC2b的输入连接到三角波。

由于输入的偏移电压和电流等，除非使用某种形式的DC反馈，除非使用某种形式的DC反馈，除非使用某种形式的DC反馈，该积分器的输出可能最终漂移。因此，LC2B通过C4耦合到输入信号和大反馈电阻器R8，保持正确的DC输出电平。这两个组件的水平足以防止在操作频率下的信号失真。R7和C5的设置将输出幅度调整到电源峰到峰的大约三分之一的所需水平。确定频率。通过公式：

f = 1 / 1.333 x r6 x c5

这种方法产生一个非常好的正弦波，唯一的缺点是频率不容易改变。第二个积分器输入频率的任何变化都需要改变RT和C5的值，以保持正确的正弦波输出振幅，并且没有快速的方法来实现这一点。