基于IC4049的函数发生器电路

只需使用一个低成本CMOS IC 4049和几个独立的模块，就可以轻松创建一个强大的函数发生器，在音频频谱周围和之外提供三个波形的范围。

本文的目的是创建一个基本的、经济高效的开源频率发生器，它易于构建，可供所有业余爱好者和实验室专业人员使用。

毫无疑问，这一目标已经实现，因为该电路提供各种正弦波、方波和三角波，并且大约 12 Hz 至 70 KHz 的频谱仅采用单个 CMOS 六角逆变器

IC 和几个独立元件。

毫无疑问，该架构可能无法提供更高级电路的效率，特别是在增加频率下的波形一致性方面，但它仍然是一种非常方便的音频分析工具。

三角形输出通过缓冲放大器提供给二极管整形器，缓冲放大器将三角形的高电平和低电平四舍五入，以产生近似于正弦波信号。

然后，3路选择开关S3可以选择2个波形中的每一个，并将其提供给输出缓冲放大器。

电路的工作原理

CMOS函数发生器的完整电路图如上图所示。积分器完全使用CMOS逆变器Nl构建，而施密特机制包含2个正反馈逆变器。它是 N2 和 N3。

下图显示了IC 4049的引脚排列详细信息，用于应用于上述原理图

电路以这种方式工作;考虑到目前P2游标处于最低位置，N3输出为高电平，电流相当于：

Ub - U1 / P1 + R1

通过R1和p1传输，其中Ub表示电源电压，Ut表示N1阈值电压。

由于该电流无法进入逆变器高阻抗输入，因此它开始向C1/C2行进，具体取决于开关S1在线上切换的电容器。

因此，C1上的压降呈线性减小，使得N1的输出电压在接近施密特触发器的较低阈值电压之前线性上升，就像施密特触发器的输出变低一样。

现在相当于-Ut / P1 + R1的电流流过R1和P1。

该电流始终流过C1，因此N1的输出电压呈指数级增长，直到达到施密特触发器的最大极限电压，施密特触发器的输出上升，整个周期重新开始。

为了保持三角波对称性（即波形的正向和负向部分的斜率完全相同），电容的负载和放电电流必须相同，这意味着Uj，-Ui 应该与 Ut 相同。

然而，可悲的是，Ut由CMOS逆变器参数决定，通常是55%！源电压Ub = Ut约为2.7 V，6 V，Ut约为3.3 V。

P2克服了这一挑战，P《》需要修改对称性。目前，考虑泰国R-与正供应线（位置A）有关。

无论P2的设置如何，施密特触发器的高输出电压始终保持11。

然而，当N3输出较低时，R4和P2建立电位分压器，以便根据P2的游标配置，0 V至3 V之间的电压可以返回到P1。

这可确保电压不再是-Ut，而是Up2-Ut。如果P2滑块电压约为0.6 V，则Up2-Ut应在-2.7 V左右，因此充电和放电电流将是相同的。

显然，由于Ut值的公差，应执行P2调整以匹配特定的函数发生器。

在Ut小于输入电压的50%的情况下，将R4的顶部接地（位置B）可能是合适的。

可以找到几个频率标度，将使用 S1 分配;12 Hz-1 kHz 和 1 kHz 至大约 70 kHz。

该电流始终流过C1，因此N1的输出电压呈指数级增长，直到达到施密特触发器的最大极限电压，施密特触发器的输出上升，整个周期重新开始。

为了保持三角波对称性（即波形的正向和负向部分的斜率完全相同），电容的负载和放电电流必须相同，这意味着Uj，-Ui 应该与 Ut 相同。

然而，可悲的是，Ut由CMOS逆变器参数决定，通常是55%！源电压Ub = Ut约为2.7 V，6 V，Ut约为3.3 V。

P2克服了这一挑战，P《》需要修改对称性。目前，考虑泰国R-与正供应线（位置A）有关。

无论P2的设置如何，施密特触发器的高输出电压始终保持11。

然而，当N3输出较低时，R4和P2建立电位分压器，以便根据P2的游标配置，0 V至3 V之间的电压可以返回到P1。

这可确保电压不再是-Ut，而是Up2-Ut。如果P2滑块电压约为0.6 V，则Up2-Ut应在-2.7 V左右，因此充电和放电电流将是相同的。

显然，由于Ut值的公差，应执行P2调整以匹配特定的函数发生器。

在Ut小于输入电压的50%的情况下，将R4的顶部接地（位置B）可能是合适的。

可以找到几个频率标度，将使用 S1 分配;12 Hz-1 kHz 和 1 kHz 至大约 70 kHz。

此外，通过检查方波输入可以理想地优化三角形对称性，因为如果方波占空比为 50%（1-1 标记空间），则会产生对称三角形。

为此，您必须调整预设的P2。

如果当P2游标向下移动到N3输出时，对称性增加，但无法实现正确的对称性，则必须将R4的上部连接在交替位置。

通过调整P4直到波形“看起来完美”来改变正弦波的纯度，或者只有在有失真计需要检查时才改变失真以最小失真。

由于电源电压会影响不同波形的输出电压，从而影响正弦波的纯度，因此电路必须由可靠的6 V电源供电。

当电池用作电源电池时，不应强迫它们向下运行太多。

用作线性电路的CMOS IC消耗的电流高于通常的开关模式，因此电源电压不得超过6 V，否则IC会因大量散热而发热。