波形发生电路.doc

波形发生电路一：主要技术指标用集成运放设计正弦波方波三角波发生电路。其中正弦波振荡频率为160HZ，幅度为10V；方波频率与正弦波相同，输出电压幅度为6V；三角波频率与正弦波相同，幅度为4V。二：方案论证及选泽经过仔细的讨论验证，最后决定采用使用以下方案。用正弦波振荡电路产生正弦波，然后把运放的同相端接地，把输出的正弦波接到运放的反相端，再在运放的输出端接上稳压值即可得到方波。最后由积分电路产生三角波。这就是我们组最终决定的电路方案。三：组成框图正弦波产生电路方波产生电路积分电路四、总体电路图五、单元电路的设计及说明1、如图所示正弦波振荡电路，在放大电路的输入端外接一定频率、一定幅度的正弦波信号，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端得到反馈信号，如果与在大小和相位上都一致，那么，就可以除去外接信号，而将反馈输出端与输入端连接在一起形成闭环系统，输出可以维持一样的输出信号。由于，不难得到正弦波振荡电路的振荡条件： 上两式分别称之为振幅平衡条件和相位平衡条件。正弦波振荡电路在实际工作中是没有外部输入的，要能够在上电后自身建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡。那么自激的因素从何而来？由于电路中存在噪声，它的频普分布很广泛，如果正弦波振荡电路中存在有选频网络，就可以从中选择与选频网络谐振频率相同的频率成份，经过正反馈放大，使输出幅度越来越大；当幅度达到一定要求时，再等幅输出。因此，实际正弦波振荡电路是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路，起始振荡时，；当幅度达到一定值时，进行等幅振荡输出。正弦波振荡电路中的选频网络可以设置在中，也可以设置在中；可以由元件组成，也可以由元件组成。用元件组成的振荡电路一般用来产生范围内的低频信号，用元件组成的振荡电路一般用来产生以上的高频信号。图XX_01是RC桥式振荡电路的原理电路，这个电路由两部分组成，即放大电路 和选频网络 。选频网络（即反馈网络）的选频特性已知，在 处，RC串并联反馈网络的 ， ，根据振荡平衡条件 和 ，可知放大电路的输出与输入之间的相位关系应是同相，放大电路的电压增益不能小于3，即用增益为3（起振时，为使振荡电路能自行建立振荡， 应大于3）的同相比例放大电路即可。根据这个原理组成的电路如图XX_01所示，由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。图XX_01 RC 桥式振荡电路2振荡的建立与稳定由图XX_01可知，在 时，经RC反馈网络传输到运放同相端的电压 与 同相，即有 和 。这样，放大电路和由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，因而有可能振荡。所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡。由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中一定包括有 这样一个频率成分。这种微弱的信号，经过放大器和正反馈网络形成闭环。由于放大电路的 开始时略大于3，反馈系数 ，因而使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来，此时 ，达到 振幅平衡条件。 3振荡频率与振荡波形 由于集成运放接成同相比例放大电路，它的输出阻抗可视为零，而输入阻抗远比RC串并联网络的阻抗大得多，可忽略不计，因此，振荡频率即为RC串并联网络的。当适当调整负反馈的强弱，使AV的值略大于3时，其输出波形为正弦波，如AV的值远大于3，则因振幅的增长，致使波形将产生严重的非线性失真。 4稳幅措施对于图XX_01所示的电路，调整R1或Rf可以使输出电压达到或接近正弦波。然而，由于温度、电源电压或者元件参数的变化，将会破坏AVFV=1的条件，使振幅发生变化。当AVFV增加时，将使输出电压产生非线性失真；反之，当AVFV减小时，将使输出波形消失（即停振）。因此，必须采取措施，使输出电压幅度达到稳定。实现稳幅的方法是使电路的Rf/R1值随输出电压幅度增大而减小。例如，Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压 增加使Rf的功耗增大时，热敏电阻Rf减小，放大器的增益 下降，使的幅值下降。如果参数选择合适，可使输出电压幅值基本恒定，且波形失真较小。同理，R1用一具有正温度系数的电阻代替，也可实现稳幅。至于有正弦波产生方波是很简单的，只要把运放的同相端接地，把输出的正弦波接到运放的反相端，然后在运放的输出端接上稳压值4.3V的两个对立的稳压管即可。当输入的正弦波大于零时，由于运放同相端为零，输出半个周期的正4.8V的稳定电压，当输入正弦波小于零时，运放输出半个周期的-4.8V电压，这样就产生了幅值为4.8v，频率为160HZ的方波。最后的三角波是由积分电路产生的，运放的同相端接地，反相端接输入的方波，假设开始时输入的是正4.8v，则在前半个周期里由4.8/(RC)*(1/320)就可以得到三角波的幅值，选择合适的R,C就可以得到幅值为2v的三角波。六：调试过程及测试结果经过软件仿真，当R2=22K*76%是，输出方波的幅值为5v，当R8=50k*76%是输出三角波的幅值为2V。七、主要元件清单运算放大器；LM324 3个稳压管：IN3600 2个 IN4740 2个电阻器: 1k 2个 2k 1个 4k 1个 10k 1个 滑动变变阻器：10k 20k 50k电容器; 1微法 100纳法 八、总结在三角波发生电路中，电阻与电容的乘积与理论计算值不同，我认为是接入的电阻值太大，不能利用虚断和虚短来计算。九、参考文献 电子技术基础 数字部分(高等教育出版社) 电子技术基础 模拟部分（高等教育出版社）电子设计教程 （电子工业出版社）电路与模拟电子技术 （高等教育出版社）电子线路设计指