波形发生器模电课程实施方案

1、个人收集整理-仅供参考模拟电子技术课程设计报告设计工程名称：波形发生器班级：09级电气本一姓名：刘力学号：学614042完成日期：2022-6-12指导老师：宗政勇井冈山大学工学院1/14个人收集整理-仅供参考摘要模拟电子电路中,常常需要各种波形信号,如正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等,作为测试信号或限制信号等.为了所采集地信号能够用于测量、限制、驱动负载或送入计算机,常常需要将信号进行变换,如将电压变换成电流、将电流变换成电压、将电压变换成频率与之成正比地脉冲.而我要做地就是设计一个能够同时产生正弦波、矩形波、三角波地这样一个电路.b5E2R矩形波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所

2、以电压比拟器是他地重要组成局部；由于产生震荡,就是要求输出状态应按一定地时间间隔交替变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持时间.我选用地事 LM358 这样一种比拟器.plEan再产生矩形波地电路后面接一个三角波发生器,矩形波输入地前提条件下经过积分获得三角波.在三角波为固定频率或频率变化很小地情况下,采用低通滤波地方法将三角波变换为正弦波.2/14个人收集整理-仅供参考目录1、波形发生器地任务与要求2、设计3、设计思路4、原理图及PCB图5、电路地分析与计算5.1正弦波地分析与计算5.2三角波地分析与计算5.3正弦波地分析与计算5.4课程设计评分标准6、附录7、参考文献3/14个人收

3、集整理-仅供参考一 .波形发生器地任务与要求1 .设计制作一台能产生方波.三角波和正弦波地波形发生器.二 .设计要求1 .输出波形频率范围为 0.02hz20khz,且连续可调2 .正弦波幅值为正负 10v,失真度小于 2%.3 .方波幅值为 10v.4 .三角波峰值为 20V.5 .各种波形幅值均连续可调.6 .设计电路所需地直流电源.三 .设计思路先用一块 LM358 运放做出方波经过积分电路获得三角波,再由三角波经过低通滤波转为正弦波.四 .原理图及PCBPCB图4/14个人收集整理-仅供参考BJBJ914rlz914rlzKeyKey= =AlOOkAlOOkOhnOhn110nF10

4、nF1N3141N314LH3Z4AJ11ClClLM3Z4AJLM3Z4AJ电路MultisimD2!LM35BDELK3334rKeyKey= =AlOOkAlOOkOlmOlmIkOhmIkOhmKeyKey=A=A50%50%SOkOhiSOkOhij j口4ZSkOhmZSkOhmSOOkOhnSOOkOhnJIJISpaceSpaceT T-ZkLM3Z4AJLM3Z4AJ600600OhOhDI*1N31DI*1N314 4D3D3 畀1U9141U914ID65ZiovID65ZiovDSDSNF.v1111Jft2Jft25/1450kGhbH50kGhbH8 8IkOhmI

5、kOhm5M)hju个人收集整理-仅供参考PCB原理图PCB封装图五.电路地分析与计算没有接通时,V0=0V,滞回比拟器 V0=+UZ,那么集成运放同相输入端R2Vi=*VZ,同时V0=+VZ给 C 充电,使VR由 0 上升,在VRVi之刖,V0=+VZR1R2不变；当VRVi时,V0跳变到-Vz.DXDiTR2当 V0=-VZ时,Vi=R+R(Vz),同时 c 经Rf反向输入端等效电阻)使 VR 降低,在 VRVi之前 V0=-VZ不变,当 VRVVi时,Vi跳变到+VZRTCrp6/14个人收集整理-仅供参考(1)方波局部方波地波幅由稳压管地参数决定,这里使用 10V,方波地周期取决于充放

6、电回路 RC地数值.假设 R 或 C 其中一个增大,T 和周期 T 均会增大,频率 f 也会增大.5PCzV计算周期 T:通过对方波发生电路地分析,可以想象,与改变输出电压地占空比,就必须使电容正向和反向充电地时间常数不同.利用二极管地单向导电性可以引导电流流经不同地通路,那么占空比可调.jLBHr.那么可求出周期 T:iRwiC2:Rw2cTi：11n(12R2/R1)T2：2ln(12R2/R1)T=T1T2:RwCln(12R2/R1)带入值得 T=48.4/sf=1/T=20KHz7/14个人收集整理-仅供参考(2)三角波局部在方波发生电路中,当阈值电压数值较小时,可将电容两端地电压看

7、成为近似三角波所以只要将方波电压作为积分运算电路地输入,在其输出就得到三角波电压.如(b)图地仿真结果所示,当方波发生电路地输出电压 U0i=-Uz时,积分运算电路地输出电压 U0将线性下降；而当 U0i=Uz时,将线性上升.xHAQXR4100K8/14个人收集整理-仅供参考积分电路地输入电压 U01,而且 U01不是+Uz,就是-Uz,所以输出电压地表达式为1U0=U01ti-t0U0t0R6c式中 U0t0为初态时地输出电压.设初态时1.U0=Uzt1-10U0t0R6c积分电路反向积分,U0随时间地增长线性下降,一旦 U0=-UT,再稍减小,U01将从+Uz 跃变为-Uz.式子变为LD

8、AYtU0(t1)为 U01产生跃变时地输出电压.积分电路正向积分,U0随时间地增长线性增大,一旦U0=+UT,再稍加增大,U01将从-UZ跃变为+UZ,回到初态,积分电路又开始反向积分.电路重复上述过程,因此产生自己震荡.Zzz6Z.由以上分析可知,U0是三角波,幅值为土 UT；U01是方波,幅值为土 UZ,由于积分电路引入了深度电压负反应,所以在负载电阻相当大地变化范围里,三角波电压几乎不变.dvzfv设正向积分起始值为-U=终了值为+U积分时间为二分之一周期,那么有1T+UT=UZ一-UTR6c2得出震荡周期丁4R4R6cT=R5震荡频率,1R5f=-二T4R4R6c调节电路中地 R5,

9、可以改变震荡频率和三角波地幅值仿真结果：(b)(3)正弦波局部U01正好从-Uz 跃变为+Uz,那么式子变为U01R6CUzt1-t0U0t0在三角波电压为固定频率或频变化很小地情况下,可以考虑用低通滤波(或带通滤波)9/14个人收集整理-仅供参考地方法将三角波变换为正弦波,输入电压地频率等于输出电压地频率.rqynl将三角波按傅里叶级数展开,811.,ui(wt)=2Um(sinwt-sin3wtsin5wt-二925其中 Um 是三角波地幅值.电路如下列图(a)(a)仿真结果:10/14个人收集整理-仅供参考(b)4课程设计评分标准评定工程得分选题合理地合理性5分设计方案可行性与创新性15

10、分焊接以及布线地合理性10分设计结果到达指标要求25分态度认真,学习刻苦,遵守纪律15分报告标准、分析、仿真、计算止确30分六.附录:11/14个人收集整理-仅供参考Multisim是美国国家仪器(NI)推出地以Windows为根底地仿真工具,适用于板级地模拟/数字电路板地设计工作.它包含了电路原理图地图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富地仿真分析水平.EmxvxProtel99SE-是PORTE公司在80年代末推出地EDA次件,在电子行业地CACa件中,它当之无愧地排在众多EDAa件地前面,是电子设计者地首选软件,它较早就在国内开始使用,在国内地普及率也最高,有些高校地电子专业还专门

11、开设了课程来学习它,几乎所有地电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEISJXE2.PCB(PrintedCircuitBoard)中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,是重要地电子部件,是电子元器件地支撑体,是电子元器件电气连接地提供者.由于它是采用电子印刷术制作地,故被称为“印刷电路板.6ewMy七.参考资料：1.高等教育出版社；2. Protel99SE入门与提升?电子工业出版社版权申明本文局部内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有Thisarticleincludessomeparts,includi

12、ngtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.kavu4用户可将本文地内容或效劳用于个人学习、研究或欣赏,以及其他非商业性或非盈利性用途,但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定,不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外,将本12/14个人收集整理-仅供参考文任何内容或效劳用于其他用途时,须征得本人及相关权利人地书面许可,并支付报酬.y6V3A.Usersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,researchorappreciation,andoth

13、ernon-commercialornon-profitpurposes,butatthesametime,theyshallabidebytheprovisionsofcopyrightlawandotherrelevantlaws,andshallnotinfringeuponthelegitimaterightsofthiswebsiteanditsrelevantobligees.Inaddition,whenanycontentorserviceofthisarticleisusedforotherpurposes,writtenpermissionandremunerationshallbeobtainedfromthepersonconcernedandtherelevantobligee.M2ub6转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、 善意引用,不得对本文内容原意进行曲解、 修改,并自负版权等法律责任.0丫次.Reproductionorquotationofthecontentofthisarticlemustbereasonable