课程设计---方波－三角波发生电路.docVIP

课 程 设 计 任 务 书学 院信息工程学院班 级11电子姓 名设 计 起 止 日 期2012.12.17 2012.12.21设计题目：方波-三角波发生器设计任务（主要技术参数）：设计一个方波三角波发生电路主要技术参数：1.频率：1000Hz2.幅度：指导教师评语： 成绩： 签字： 年 月 日设计（论文）说明书用纸 NO.1方波-三角波发生器 沈 阳 大 学沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.2课程设计目的模拟电子技术课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在模拟电子技术课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.3目 录1、引言（概述）.42、设计方案论证.43、单元电路设计.64、仿真分析方案选择.75、仿真分析结果及误差分析.86、设计体会.107、参考文献.10沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.41、引言（概述）课程设计的主要目的在于巩固加强电子技术理论学习，促进其工程应用，着重于提高学生的电子技术实践技能，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，了解开展科学实践的基本方法，并逐步形成严肃、认真、一丝不苟、实事求是的科学作风的一定的生产、经济观和全球观。2、设计方案论证常见的方波-三角波发生电路构成通常如图1所示。图1 常见的方波-三角波产生电路 图2 电压输出特性 图3 电路的波形图沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.5工作原理如下：若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+Vcc,则 将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia-为 若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为 比较器的门限宽度由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图3-71所示。a点断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为时，时，可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系下图所示。沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.6a点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为方波-三角波的频率f为由以上两式可以得到以下结论：1. 电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。2. 方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。3.单元电路设计过程方波三角波转换电路的设计与计算1.方波三角波产生电路方波或矩形波包含极丰富的谐波,因此这种电路又称为多谐振荡电路.它是在迟滞比较器的基础上,增加了一个由RC组成的积分电路,把输出电压经过RC反馈到比较器的反相端.在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了双向限幅房波发生电路.由于比较器中的运放处于正反馈状态,因此一般情况下,输出电压V0与输入电压V1不成线性关系,只有在输出电压V0发生跳变瞬间,集成运放两个输入电压才可近似等于零,即Vid=0或Vp=Vn=V1是输出电压V0转换的临界条件。在接通电源的瞬间，输出电压究竟偏于正向饱和还是负向饱和，那纯属偶然。设输出电压偏于正饱和值，即V0=Vz,时,加到电压比较器同相端的电压为+FVz,而加于反向端的电压,由于电容器C上的电压Vc不能突变,只能由输出电压V0通过电阻R按指数规律向C充电来建立,充电电流为i+.显然,党加到反向端的电压VC略正于+FVz时,输出电压便立即从正饱和值(+Vz)迅速翻转到负饱和值(-Vz),-Vz又通过R对C进行反向充电.通常将矩形波为高电平的持续时间与振荡周期的比称为占空比,对称方波的占空比为50%.如需产生占空比小于或大于50%的矩形波,只需适当改变电容C的正反向充电时间常数沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.74、仿真分析方案选择图4 原理图沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.81.仿真步骤：（1）创建设计项目：File New- PCB- Project（2）创建原理图文件：File- New -Schematic（3）设计图纸参数：执行design- Document- Options命令，打开Document Options对话框，设置图纸颜色为白色，不显示标题栏和可见栅格；采用用户设置的图纸规格，宽400，高300：纵向和横向分区数均设置为4。（4）安装元件库：安装表中的四个元件库。（5）绘制原理图：放置元件 设置元件参数 连线 接地和电源 添加网络标注（6）保存文件：执行File -Save命令。2.仪器电位器50K 100K 100 电 容470F 10F 1F 0.1F 0.01F 三极管9013 5、仿真分析结果及误差分析1.实验结果C=0.01uffmin=4138HZfmax=8333HZC=0.1uffmin=198HZfmax=1800HZC=1uffmin=28HZfmax=207HZ沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.92.仿真结果图图5 仿真结果图沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.103.方波-三角波发生器的装调由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时安装。需要注意的是，安装电位器RP1与RP2之前，要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使RP1=10K,RP2取（2.5-70）K内的任一值,否则电路可能会不起振。只要电路接线正确，上电后，UO1的输出为方波，UO2的输出为三角波，微调RP1,使三角波的输出幅度满足设计指标要求有，调节RP2，则输出频率在对应波段内连续可变。6、心得体会电子线路制图这门学科属于电子范畴，与我们的专业有很大的关系，正所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，在这个时候进行课程设计，不仅使我加深了对书本上知识的理解，而且还及时真正的做到了学以致用。在这次课程设计中，我遇到了很多困难，但通过翻阅课本、参考书，都一一解决了。 这次的课程设计使我学到了很多，不仅先前学的理论知识而且锻炼了我的动手操