LM324系列器件帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器，具有真正的差分輸入。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。

　　信號發(fā)生器是指能提供各種頻率、波形的電平信號，常用作測試的信號源或激勵源的設(shè)備。按信號波形可分為正弦信號、函數(shù)信號、脈沖信號和隨機(jī)信號發(fā)生器等四大類。在其中，能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、矩形波、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。在這里，是采用帶有差動輸入的四運(yùn)算放大器LM324N為核心器件，通過RC橋式振蕩電路產(chǎn)生正弦波，然后用過零比較器產(chǎn)生方波，再經(jīng)過RC積分電路產(chǎn)生三角波，其中信號頻率和幅度都可以調(diào)節(jié)。

　　在網(wǎng)上查了許多的原理圖，都是基于帶有差動輸入的四運(yùn)算放大器LM324N做的信號發(fā)生器，其許多是先由滯回比較器產(chǎn)生方波，再把方波由積分器進(jìn)行積分，產(chǎn)生三角波，再由二階有源低通濾波器，產(chǎn)生正弦波，其原理圖如圖2.1

　　這個原理在實(shí)現(xiàn)上有些許的復(fù)雜，且頻率也不高，并且振幅難于調(diào)節(jié)，不方便調(diào)試和測試。所以，沒有采用這個原理圖。以下，就是本實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的靈活且方便測試與組裝的原理。

　　先在這做個簡單的介紹：在這個原理圖中，是采用正弦波 方波 三角波的方案，其中正弦波采用RC橋式振蕩電路產(chǎn)生，其特點(diǎn)是振幅和頻率穩(wěn)定且調(diào)節(jié)方便，能夠產(chǎn)生頻率可調(diào)范圍很寬的正弦波信號;再通過過零比較器產(chǎn)生主啵 ，再經(jīng)過RC積分電路產(chǎn)生三角波。

　　同時，該電路結(jié)構(gòu)非常簡單，并能產(chǎn)生良好的正弦波和方波信號，但經(jīng)過RC積分電路產(chǎn)生同步的三角波信號存在一定的難度。原因是若積分電路的時間常數(shù)不變，隨著方波的頻率的改變，輸出的三角波的幅度同時改變。若要保持三角波的輸出幅度不變且線性良好，必須同時改變積分常數(shù)的大小。 以下就是此設(shè)設(shè)計(jì)的原理圖：

　　波形產(chǎn)生的原理及簡單計(jì)算

　　正弦波產(chǎn)生電路

　　正弦波產(chǎn)生電路，不僅要產(chǎn)生所輸出的信號，還要作為產(chǎn)生方波的輸入信號，這一部分是采用改動的RC橋式振蕩電路，可以調(diào)節(jié)頻率和放大器的增益。如圖1所示，就為改動后的RC橋式振蕩電路：它由放大環(huán)節(jié)和選頻網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。以運(yùn)算放大器構(gòu)成放大環(huán)節(jié)，由電阻R3、R4、R11和C2串聯(lián)，電阻R1、R2、R10和C1并聯(lián)所組成的網(wǎng)絡(luò)為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)同時為正反饋電路，提供零相移并構(gòu)成同相放大器，R6、R7、R8和R9為深度負(fù)反饋，以獲得良好的波形。在圖1中，滿足①和②。所以正弦波的頻率為f0。

　　因?yàn)橛蒖4、R11和R7、R9并聯(lián)，所以值都只能在0~3K中變化。所以根據(jù)③有正弦波的頻率范圍為f0=1.608khz。當(dāng)電路工作于該頻率時，要求滿足④，此電路才能起振。

　　方波產(chǎn)生電路

　　方波產(chǎn)生電路就相對簡單，將運(yùn)算放大器的反相輸入端接地，同相接正弦波的產(chǎn)生端構(gòu)成過零比較器，如圖2所示。

　　放大器形成開環(huán)形式，正弦波信號Ui從反向端輸入，同相端接地。當(dāng)輸入信號Ui〈0時，輸出電壓（即方波的產(chǎn)生點(diǎn)的電壓）U0為正極限值UOM;。因?yàn)槔硐敕糯笃鞯碾妷涸鲆鍭u→∞，所以當(dāng)信號由小到大，達(dá)到Ui時，即U-=U+的時刻，輸出電壓U0由正極限值UOM翻轉(zhuǎn)到負(fù)極限值-UOM。當(dāng)Ui》0時，輸出為負(fù)極限值-UOM。因?yàn)閁i為RC橋式振蕩電路產(chǎn)生的連續(xù)變化的正弦波信號，且輸出信號在錯誤！未找到引用源。±15V之間變化，所以通過過零比較器就產(chǎn)生了連續(xù)變化的矩形波。

　　三角波產(chǎn)生電路

　　由矩形波的圖形可知，其電壓為突變型。在RC積分電路中，電容的充電是緩慢的，因此電容的兩端電壓緩慢增長，達(dá)到一定值時，矩形波的電壓翻轉(zhuǎn)，電容就緩慢放電，如此往復(fù)，就構(gòu)成了連續(xù)變化的三角波。