[实用新型]一种函数信号发生功能模块组合实验仪

说明书

技术领域

本发明涉及物理电学实验仪器技术领域，特别涉及一种函数信号发生功能模块组合实验仪。

背景技术

当前的物理电学实验当中，无论是在中学还是大学 ，学生在做函数信号发生的实验时，均以观察函数信号波形和测量函数信号的频率及其电学参数为主。这样，学生只能了解函数信号的产生后的电学特性，而对于如何产生函数信号的物理电学过程无法从实验中实践和感受。如此，导致学生“知其然，而不知其所以然”，无法真正掌握函数信号的物理电学过程和特性，无法践行物理学“探索事物本质”的治学态度。

为解决这一问题，就需要有能够实现从函数信号的产生过程到函数信号波型观察及参数测量这样完整过程的实验仪器。

然而，当前的函数信号发生器装置，无论是模拟函数信号发生器还是数字函数信号发生器，均为直接输出函数信号的设计，无法满足这样的需求。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有函数信号发生器装置的技术不足，提供一种函数信号发生功能模块组合实验仪。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种函数信号发生功能模块组合实验仪，包括函数信号发生模块和/或乘法器模块及基准信号源模块；函数信号发生模块单独或同乘法器模块及基准信号源模块组合而构成；函数信号发生模块用于独立完成生成方波、三角波或正弦波的输出。

优选地，函数信号发生模块包括浮置电流源模块、电流阱电流源模块、上限电压比较器模块、下限电压比较器模块、充放电电容模块、电子开关及控制模块、缓冲器模块与非线性转换电路模块；浮置电流源模块与电流阱电流源模块均为压控电流源，用于将输出电流在电阻上产生的压降作为负反馈信号；浮置电流源模块与电流阱电流源模块通过旋钮调节由内部电压控制或者由外部电压控制；上限电压比较器模块为+1V的上限电压比较器；下限电压比较器模块为-1V的下限电压比较器；充放电电容模块由一个标准电容和一个可调电容构成；电子开关及控制模块由一个单片机模拟的RS触发器和一个多路复用器做成的电子开关构成；缓冲器模块用于隔离波形发生电路和负载,使波形信号输出端的输出电阻足够低,以增强带负载能力；非线性转换电路模块用于将三角波转换为正弦波。

优选地，浮置电流源模块的输入端与正电源接通，浮置电流源模块的输出端与充放电电容模块的正极连接，充放电电容模块的负极与电流阱电流源模块的负极及负电源连接，电流阱电流源模块的正极与充放电电容模块的正极之间跨接有开关K；缓冲器模块包括第一缓冲电路，充放电电容模块的正极还与第一缓冲电路的输入端连接, 第一缓冲电路的输出端输出三角波。

优选地，浮置电流源模块的输入端与正电源接通，浮置电流源模块的输出端与充放电电容模块的正极连接；充放电电容模块的负极与电流阱电流源模块的负极及负电源连接，电流阱电流源模块的正极与充放电电容模块的正极之间跨接有开关K；充放电电容模块的正极还与上限电压比较器模块及下限电压比较器模块的输入端连接，上限电压比较器模块的输出端与电子开关及控制模块的R＇输入端连接，下限电压比较器模块的输出端与电子开关及控制模块的S输入端连接，电子开关及控制模块的Q输出端控制开关K；缓冲器模块包括第二缓冲电路，电子开关及控制模块的 Q＇端与第二缓冲电路的输入端连接, 第二缓冲电路的输出端输出方波。

优选地，浮置电流源模块的输入端与正电源接通，浮置电流源模块的输出端与充放电电容模块的正极连接，充放电电容模块的负极与电流阱电流源模块的负极及负电源连接，电流阱电流源模块的正极与充放电电容模块的正极之间跨接有开关K；缓冲器模块包括第一缓冲电路，充放电电容模块的正极还与第一缓冲电路的输入端连接, 第一缓冲电路的输出端与非线性转换电路模块的输入端连接, 非线性转换电路模块的输出端输出正弦波。

优选地，乘法器模块采用乘法器专用芯片实现。

优选地，基准信号源模块采用数字合成技术。

优选地，基准信号源模块是基于单片机的数字波形发生器，利用AVR单片机模拟DDS专用芯片，从而在满足需求的情况下降低成本；基准信号源模块的输入是波形选择旋钮开关和频率选择旋钮开关，输出数字信号经过一个R-2R电阻网络作为模-数转换，经过放大滤波电路到达输出端；基准信号源模块通过波形选择旋钮选择方波、三角波或正弦波；基准信号源模块通过频率选择旋钮选择频率100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz或5000Hz。