信号发生器的设计与制作

图1的电路是一种不用电源的方波发生器，可供电子爱好者和实验室作简易信号源用。该电路特性如下：

输入正弦波电压：≥750mV，

输出方波电压：1～1.25Vrms

工作频率：20Hz～20kHz

方波占空比： 50%

工作原理图1电路是由六反相器CD4096组成的自适应方波发生器。当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，其一路径C1、D1、D2、C2回路，完成整流倍压功能，给CD4096提供工作电源；另一路径电容C3耦合，进入CD4096的一个反相器的输入端，完成信号放大功能（反相器在小信号工作时，可作放大器用）。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经CD4096的12、8、10脚输出。输出端的R2为可调电阻，以保证输出端信号从0～1.25V可调。

该方波发生器电路简单，制作容易，因此可利用该方波发生器电路，作市电供电的50Hz方波发生器。制作时，市电220V的正弦波，应经变压器隔离降压（1～0.75V）处理后，输入到电路的输入端，以保安全。

2.双晶振的方波发生器

图2电路是一种用两只晶振XT，产生振荡信号的方波发生器。特点是电路简单，不用计数/分频即可完成给定的方波形号输出。

工作原理 二输入一四与非门4100B的IC1b、IC1c分别与晶振X1、X2组成振荡器，其振荡信号经IC1a、IC1d混频后从A点输出差频信号f₁—f₂，即两个振荡信号的差值。

A点信号再经IC2a缓冲后，经后级二极管D、C1和IC2b等组成的包络检波电路，对A点信号检波，包络检波器可抑制高频分量。检波信号输出经IC2C缓冲/反相后，输出方波信号。

该电路的检波器带宽为100kHz，方波振荡频率决定于前已所述的晶振频率的差值f₀=f（X1）—f（X2）。

3.两个元器件的振荡器

图3是由HA741型运算放大器接成电压跟随器再与电容器C组成的振荡器。振荡器的频率（运算放大器的输出端）与选用的电容器C值大小有关，振荡频率范围：0.9～1.2MHz。该振荡器的振荡频率f₀，可通过对应的角频率W₀=2πf。进行换算，其计算公式为

W_a+W_b

W₀=W_aW_b+

CRo

公式中的字母符号意义如下：

W_o是振荡器的角频率W_o=2πf

W_aW_b分别代表运算放大器带宽的上下限的角频率W_a=2πf_a、W_b=2πf_b。

R_o是运算放大器的输出电阻。

由图3看出，该振荡电路十分简单，其基本结构在以下的振荡器中将会用到。

4.RC振荡器

图4是由运算和RC元件组成的振荡器，其特点是振荡频率范围宽：1Hz～200kHz，电路调试简单。

电路中的A1、A2为运算放大器，余下的元件为电阻R和电容器C。电路参数选择原则是所有电阻和电容（CT除外），选择均相等，此时的电路振荡频率f₀=1/2πRC。

电路中的CT（2～22PF）为可调电容器，作用是可使振荡器的波形畸变最小。

读者有兴趣时，可设R和R_Load为10kΩ，C为470PF的参数值制作振荡器，振荡频率可按上述公式计算。