本发明涉及函数信号发生仪器，具体涉及函数信号发生器的波形产生电路。
背景技术：
信号发生器又称信号源或振荡器，按其信号波形可分为正弦信号发生器、函数(波形)信号发生器、脉冲信号发生器、随机信号发生器四大类。其中能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。众所周知，在实验以及一些科学研究中常用到的一些基本测试信号，如在示波器、电视机等仪器中，用作时基电路的锯齿波以及在实验中常被用做信号源，观察波形失真情况等的正弦波都可以由函数信号发生器产生。除此之外，函数信号发生器在其他领域如通信、广播、工业等领域内也有很重要的作用。但是，大部分函数信号发生器其应用于工业，其设计要求高，造价高，并不适用于学校教学。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是工业用的函数信号发生器造价高，不适宜教学，目的在于提供函数信号发生器的波形产生电路，简化函数信号发生器的电路结构，降低其造价。
本发明通过下述技术方案实现：
函数信号发生器的波形产生电路，包括电压比较器、反相积分器和差分放大器，所述电压比较器、反相积分器和差分放大器依次连接；所述电压比较器接收基波信号并将基波信号变换成方波信号并将方波信号传输至反向积分器，所述反向积分器将接收的方波信号变换为三角波信号并将三角波信号传输至差分放大器，所述差分放大器将三角波信号变换为正弦波信号输出。利用电压比较器、反相积分器、差分放大器较简单的电路实现波形的转换，实现了教学用的函数信号发生器的波形产生电路，有利于降低造价。
进一步地，电压比较器包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电位器rp1、运算放大器a1，所述电阻r1一端连接基准电压，其另一端与运算放大器a1的反向输入端连接；所述电阻r2一端连接输入电压，其另一端与运算放大器a1的正向输入端连接；所述电阻r3一端连接在电阻r2与运算放大器a1连接的线路上，其另一端与电位器rp1的一个固定端连接；电位器rp1连接电阻r3端的另一端与运算放大器a1的输出端连接；电位器rp1与运算放大器a1的输出端的连接点为电压比较器的信号输出端。
进一步地，电压比较器还包括电容c1，所述电容c1一端连接在电阻r3与运算放大器a1的正向输入端连接的线路上，其另一端与电位器rp1与运算放大器a1的输出端连接的线路上。电容c1可加速电压比较器的翻转速度。
进一步地，反相积分器包括电阻r4、电位器rp2、电阻r5、电容c2和运算放大器a2，所述电阻r4一端与电压比较器连接，其另一端与电位器rp2的一个固定端连接；电位器rp2连接电阻r4端的另一端与运算放大器的反向输入端连接；所述电容c2一端连接在电位器rp2与运算放大器a2连接的线路上，其另一端与运算放大器a2的输出端连接；电阻r5一端与运算放大器a2的正向输入端连接，其另一端连接基准电压；运算放大器a2的输出端与电容c2的连接点为反相积分器的信号输出端。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明利用电压比较器、反相积分器和差分放大器产生函数信号发生器需要的波形，不仅降低了函数信号发生器本身的造价，使其更适宜于学校教学的需要，而且其电路结构简化之后，可有助于学生研究性学习函数信号发生器，使理论在实践中被深化理解。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，函数信号发生器的波形产生电路，包括电压比较器、反相积分器和差分放大器，所述电压比较器、反相积分器和差分放大器依次连接；所述电压比较器接收基波信号并将基波信号变换成方波信号并将方波信号传输至反向积分器，所述反向积分器将接收的方波信号变换为三角波信号并将三角波信号传输至差分放大器，所述差分放大器将三角波信号变换为正弦波信号输出。
电压比较器包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电位器rp1、运算放大器a1，所述电阻r1一端连接基准电压，其另一端与运算放大器a1的反向输入端连接；所述电阻r2一端连接输入电压，其另一端与运算放大器a1的正向输入端连接；所述电阻r3一端连接在电阻r2与运算放大器a1连接的线路上，其另一端与电位器rp1的一个固定端连接；电位器rp1连接电阻r3端的另一端与运算放大器a1的输出端连接；电位器rp1与运算放大器a1的输出端的连接点为电压比较器的信号输出端。
电压比较器还包括电容c1，所述电容c1一端连接在电阻r3与运算放大器a1的正向输入端连接的线路上，其另一端与电位器rp1与运算放大器a1的输出端连接的线路上。
反相积分器包括电阻r4、电位器rp2、电阻r5、电容c2和运算放大器a2，所述电阻r4一端与电压比较器连接，其另一端与电位器rp2的一个固定端连接；电位器rp2连接电阻r4端的另一端与运算放大器的反向输入端连接；所述电容c2一端连接在电位器rp2与运算放大器a2连接的线路上，其另一端与运算放大器a2的输出端连接；电阻r5一端与运算放大器a2的正向输入端连接，其另一端连接基准电压；运算放大器a2的输出端与电容c2的连接点为反相积分器的信号输出端。
电阻r2连接接入电压的那一端与运算放大器a2的输出端活动连接，其连接点定义为a点。电压比较器和反相积分器的电路工作原理如下：若a点断开，运算放大器a1与电阻r1、电阻r2及电阻r3、电位器rp1组成电压比较器，电阻r1称为平衡电阻，电容c1称为加速电容，可加速比较器的翻转；运算放大器a1的反相端接基准电压，即v-＝0，同相端接输入电压vin；比较器的输出vo1的高电平等于正电源电压+vc，低电平等于负电源电压，当比较器的v+＝v-＝0时，比较器翻转，输出vo1从高电平+vc跳到低电平-ve，或从低电-ve跳到高电平+vc。设vo1＝+vc，则可以得到v+的式子，即它的值。对这个式子进行整理，得比较器翻转的下门限电位vin-＝[-r2/(r3+rp1)]vc。若vo1＝-ve，则比较器翻转的上门限电位：vin+＝[r2/(r3+rp1)]vc，所以比较器的门限宽度vh为vh＝vin+-vin-＝2[r2/(r3+rp1)]vc。当a点断开时，运算放大器a2与电阻r4、电位器rp2、电容c2及电阻r5组成反相积分器，其输入信号为方波vo1，则积分器的输出为：当vo1＝+vc时，反相积分器的输出vo2＝[-vc/(r4+rp2)c2]t；当vo1＝-ve时，vo2＝[vcc/(r4+rp2)c2]t。可见，当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波。
选用差分放大器作为三角波与正弦波的变换电路。波形变换的原理是：利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。分析表明，差分放大器的传输特性曲线ic1(或ic2)的表达式为：ic1＝aie1＝ai0/(1+e-vid/vt)，式中，a＝ic/ie≈1；i0为差分放大器的恒定电流；vt为温度的电压当量，当室温为25度时，vt≈26mv。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。