只需使用一個(gè)低成本CMOS IC 4049和幾個(gè)獨(dú)立的模塊，就可以輕松創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)大的函數(shù)發(fā)生器，在音頻頻譜周圍和之外提供三個(gè)波形的范圍。

本文的目的是創(chuàng)建一個(gè)基本的、經(jīng)濟(jì)高效的開源頻率發(fā)生器，它易于構(gòu)建，可供所有業(yè)余愛好者和實(shí)驗(yàn)室專業(yè)人員使用。

毫無疑問，這一目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵撾娐诽峁└鞣N正弦波、方波和三角波，并且大約 12 Hz 至 70 KHz 的頻譜僅采用單個(gè) CMOS 六角逆變器

IC 和幾個(gè)獨(dú)立元件。

毫無疑問，該架構(gòu)可能無法提供更高級(jí)電路的效率，特別是在增加頻率下的波形一致性方面，但它仍然是一種非常方便的音頻分析工具。

三角形輸出通過緩沖放大器提供給二極管整形器，緩沖放大器將三角形的高電平和低電平四舍五入，以產(chǎn)生近似于正弦波信號(hào)。

然后，3路選擇開關(guān)S3可以選擇2個(gè)波形中的每一個(gè)，并將其提供給輸出緩沖放大器。

電路的工作原理

CMOS函數(shù)發(fā)生器的完整電路圖如上圖所示。積分器完全使用CMOS逆變器Nl構(gòu)建，而施密特機(jī)制包含2個(gè)正反饋逆變器。它是 N2 和 N3。

下圖顯示了IC 4049的引腳排列詳細(xì)信息，用于應(yīng)用于上述原理圖

電路以這種方式工作;考慮到目前P2游標(biāo)處于最低位置，N3輸出為高電平，電流相當(dāng)于：

Ub - U1 / P1 + R1

通過R1和p1傳輸，其中Ub表示電源電壓，Ut表示N1閾值電壓。

由于該電流無法進(jìn)入逆變器高阻抗輸入，因此它開始向C1/C2行進(jìn)，具體取決于開關(guān)S1在線上切換的電容器。

因此，C1上的壓降呈線性減小，使得N1的輸出電壓在接近施密特觸發(fā)器的較低閾值電壓之前線性上升，就像施密特觸發(fā)器的輸出變低一樣。

現(xiàn)在相當(dāng)于-Ut / P1 + R1的電流流過R1和P1。

該電流始終流過C1，因此N1的輸出電壓呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，直到達(dá)到施密特觸發(fā)器的最大極限電壓，施密特觸發(fā)器的輸出上升，整個(gè)周期重新開始。

為了保持三角波對(duì)稱性（即波形的正向和負(fù)向部分的斜率完全相同），電容的負(fù)載和放電電流必須相同，這意味著Uj，-Ui 應(yīng)該與 Ut 相同。

然而，可悲的是，Ut由CMOS逆變器參數(shù)決定，通常是55%！源電壓Ub = Ut約為2.7 V，6 V，Ut約為3.3 V。

P2克服了這一挑戰(zhàn)，P《》需要修改對(duì)稱性。目前，考慮泰國(guó)R-與正供應(yīng)線（位置A）有關(guān)。

無論P(yáng)2的設(shè)置如何，施密特觸發(fā)器的高輸出電壓始終保持11。

然而，當(dāng)N3輸出較低時(shí)，R4和P2建立電位分壓器，以便根據(jù)P2的游標(biāo)配置，0 V至3 V之間的電壓可以返回到P1。

這可確保電壓不再是-Ut，而是Up2-Ut。如果P2滑塊電壓約為0.6 V，則Up2-Ut應(yīng)在-2.7 V左右，因此充電和放電電流將是相同的。

顯然，由于Ut值的公差，應(yīng)執(zhí)行P2調(diào)整以匹配特定的函數(shù)發(fā)生器。

在Ut小于輸入電壓的50%的情況下，將R4的頂部接地（位置B）可能是合適的。

可以找到幾個(gè)頻率標(biāo)度，將使用 S1 分配;12 Hz-1 kHz 和 1 kHz 至大約 70 kHz。

該電流始終流過C1，因此N1的輸出電壓呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，直到達(dá)到施密特觸發(fā)器的最大極限電壓，施密特觸發(fā)器的輸出上升，整個(gè)周期重新開始。

為了保持三角波對(duì)稱性（即波形的正向和負(fù)向部分的斜率完全相同），電容的負(fù)載和放電電流必須相同，這意味著Uj，-Ui 應(yīng)該與 Ut 相同。

然而，可悲的是，Ut由CMOS逆變器參數(shù)決定，通常是55%！源電壓Ub = Ut約為2.7 V，6 V，Ut約為3.3 V。

P2克服了這一挑戰(zhàn)，P《》需要修改對(duì)稱性。目前，考慮泰國(guó)R-與正供應(yīng)線（位置A）有關(guān)。

無論P(yáng)2的設(shè)置如何，施密特觸發(fā)器的高輸出電壓始終保持11。

然而，當(dāng)N3輸出較低時(shí)，R4和P2建立電位分壓器，以便根據(jù)P2的游標(biāo)配置，0 V至3 V之間的電壓可以返回到P1。

這可確保電壓不再是-Ut，而是Up2-Ut。如果P2滑塊電壓約為0.6 V，則Up2-Ut應(yīng)在-2.7 V左右，因此充電和放電電流將是相同的。

顯然，由于Ut值的公差，應(yīng)執(zhí)行P2調(diào)整以匹配特定的函數(shù)發(fā)生器。

在Ut小于輸入電壓的50%的情況下，將R4的頂部接地（位置B）可能是合適的。

可以找到幾個(gè)頻率標(biāo)度，將使用 S1 分配;12 Hz-1 kHz 和 1 kHz 至大約 70 kHz。

此外，通過檢查方波輸入可以理想地優(yōu)化三角形對(duì)稱性，因?yàn)槿绻讲ㄕ伎毡葹?50%（1-1 標(biāo)記空間），則會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱三角形。

為此，您必須調(diào)整預(yù)設(shè)的P2。

如果當(dāng)P2游標(biāo)向下移動(dòng)到N3輸出時(shí)，對(duì)稱性增加，但無法實(shí)現(xiàn)正確的對(duì)稱性，則必須將R4的上部連接在交替位置。

通過調(diào)整P4直到波形“看起來完美”來改變正弦波的純度，或者只有在有失真計(jì)需要檢查時(shí)才改變失真以最小失真。

由于電源電壓會(huì)影響不同波形的輸出電壓，從而影響正弦波的純度，因此電路必須由可靠的6 V電源供電。

當(dāng)電池用作電源電池時(shí)，不應(yīng)強(qiáng)迫它們向下運(yùn)行太多。

用作線性電路的CMOS IC消耗的電流高于通常的開關(guān)模式，因此電源電壓不得超過6 V，否則IC會(huì)因大量散熱而發(fā)熱。