正弦波信号发生器的原理及制作

1．电路图和PCB的设计

正弦波信号发生器电路原理图如上图所示，下图是为其配套的电源电路。整个电路可以在面包板上焊接而成，也可自制PCB图，效果会更佳。

2．电路工作原理和元器件的选择

由上图可见，正弦波信号发生器电路由两级构成。

第一级是一个RC文氏桥振荡器，通过双刀四掷波段开关ZK切换电容进行信号频率的粗调，每挡的频率相差10倍。通过双连电位器RP1进行信号频率的细调，在该挡频率范围内频率连续可调。RP2是一个多圈电位器，调节它可以改善波形失真。若将R4改成阻值为3K的电阻，则调节RP2时，可以明显看出RC文氏桥电路的起振条件和对波形失真的改善过程。电路的第二级是一个反向比例放大器，调节单连电位器RP3可以改变输出信号的幅度，本级的电压放大倍数最大为5倍，最小为零倍，调节RP3可以明显看到正弦波信号从无到有直至幅度逐渐增大的情况。当然这级电路若采用同向比例放大器，则调节RP3时，该级电路对前级信号源电路的影响明显减小，这是因为同向比例放大器的输入电阻比反向比例放大器的输入电阻大的多的缘故。

RC文氏桥信号发生器的振荡频率由公式f=l/2订RC决定。通过计算可知，这个电路能产生的信号频率范围为10Hz。10OkHz，覆盖了整个音频范围，所以若将信号源的输出接在一个音频功率放大器上，从喇叭的发声情况，就可以了解人耳对次声波、音频波和超声波的不同反映。当然，若同时在信号发生器的输出端接一个示波器，就可以对频率的高低与声调的高低有更直观的认识。

3．元器件装配与调试

元件装配的难点有三个，一是波段开关上各个引线与RC串并联网络的电容的连接要正确，二是集成运放的管脚识别要正确，三是三端集成稳压块7812和7912的管脚功能不同，要正确识别。双刀四掷波段开关上的各个掷之间互成180度角的两个电极是一对对应关系，应该分别连到一对相同容量的电容上。TL082是高速精密双运算放大器，采用双列直插封装，在塑封的表面上有一个圆点，其对应的管脚就是1脚，然后按照逆时针顺序排列。电源板和信号发生器电路板之间要用三根导线进行电源的连接，保证供给正负12V直流电。三端集成稳压块7912的管脚从左至右分别是地、输入端和输出端，而7812的管脚从左至右分别是输入端、地和输出端。电路装配完毕并检查无误后即可进行调试。首先进行电源的调试，将变压器的初级接到220V交流电上，用万用表的直流电压挡分别直接测量三端集成稳压电路的输出，只要器件本身和安装没有问题，应该有直流正负12V电压的输出，若没有输出电压，则应该分别检查三端集成稳压块7812和7912的输入端有无正负15V左右的直流电压。若有，则是7812和7912的问题，应该仔细检查7812和7912的连接是否正确，若连接正确，则肯定是7812和7912本身的问题，可用替换法进行判断。

电源调试完毕后，将电源与电路板连接，先用万用表分别测量集成运放8脚和4脚对地有无正负12V的直流电压，若电压正常，则可以将信号发生器的输出端与示波器相连，选择示波器的频率和幅度挡位，再仔细调节RP2，即可看到正弦波形，要将此正弦波的失真调至最小。转动波段开关，信号频率应该有明显的变化，需要调节示波器才能保证对信号的跟踪，再仔细调节多圈电位器RP2，保证在任一波段都有基本不失真的正弦波形。在每个波段，调节双连电位器RP1时，可以看出信号频率的缓慢变化。调节单连电位器RP3，可以明显看到信号幅度的变化，若幅度增大时信号失真，应再仔细调节RP2，使信号不失真为止。