波形发生电路设计论文 波形发生电路 .doc

波形发生电路 设计任务和要求要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。指标：输出频率分别为：102HZ、103HZ和104Hz；方波的输出电压峰峰值VPP20V整体电路设计（1） 方案比较： 方案一 用RC桥式振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ20KHZ的变换，再用施密特触发器将正弦波整形为方波，最后用积分电路，将方波转换为三角波。 方案二 用RC桥式振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ20KHZ的变换，再用过零比较器将正弦波转为方波，最后用积分电路将方波转换为三角波。 本设计采用方案二：方案一与方案二的差别在于产生方波的方法不同。方案一中的施密特触发器只适用于小信号的处理，达不到课程设计的要求。方案二的过零比较器可以达到要求，故选择方案二。 （2）整体电路框图RC桥式整形电路产生正弦波电压跟随器输出正弦波电压跟随器输出方波过零比较器输出方波积分运算电路输出三角板U。（3）单元电路设计及元器件选择A、RC桥式振荡电路正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出的电路。正弦波振荡电路有放大电路、选频网络、正反馈网络、稳幅环节组成，正弦波振荡的平衡条件为AF=1，起振条件为|AF|1。本设计的RC桥式振荡器，由运放及RC串并联选频网络组成。RC 桥接正弦波放大电路以下求出RC串并联选频网络的频率特性和F=UiUfR1jcR+1jc+R1jc (1)整理可得F13+j(RC-1jc) (2)令0=1/RC,则f0=12RC (3)（3）代入（2）,得出F13+j(ff0+f0f) (4)幅频特性为F132+(ff0-f0f)2 (5)相频特性为F=-arctan13(ff0-f0f) (6) 当f=f0时，F13，即Ui13U0,F0o又由AF1A+F2n (n为整数)可知当f=f0时，F13，所以AAu=3 (7)以上计算说明，只要RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。 RC桥式振荡电路产生的波形B、电压跟随器电压跟随器是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入阻抗高，输出电阻低，电压放大倍数接近1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压做线性变化，以及输入、输出信号同相等特点。电压跟随器C、 过零比较器 它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。用它可以将正弦波整形为方波。电路如下： 过零比较器产生的波形D、 积分运算电路使用积分运算电路产生三角波，电路如下：产生的波形为：元器件选择器件号型和大小数量集成运放LM741CN5稳压管5V2二极管1BH622电阻1k 、2k、 3k、 5.1k、51欧、100欧、100k各一个电阻510欧2电容100nf2电容10uf1（4）系统的电路总图电路调试过程与结果（1）理论设计数据电路中波形的频率由RC桥式振荡电路决定，理论依据是这个公式：由公式知道，调节RC振荡电路的R和C的值就可以改变波形频率，从而可以产生符合要求的频率，本次设计将C固定为100nF，仅通过使用同轴电位器改变R的值来控制频率。具体数据如下：正弦波：f = 10kHz时，代入公式得：R = 159.2 三角波：f = 1kHz 时，代入公式得：R = 1.59 k方波: f = 100Hz时，代入公式得：R = 15.9 k要实现方波的峰峰值大于等于20V，可以通过调节过零比较器的稳压管来控制，本设计使用15V的稳压管。（2）仿真 使用Multisim 10.0.1 仿真软件对电路进行了仿真，仿真成功，得到符合要求的波形和频率。具体波形图前面已经给出。实物装配图 印刷板正面 印刷板反面主要参考书目：1、童诗白、华成英，模拟电子技术基础2、康华光，电子技术基础模拟部分3、赵淑范 王宪伟，电子技术实验与课程设计心得体会：这次课程设计真是体会良多。通过这次课程设计，我学会了先部分后整体的设计思想，并形成我自己的设计思路。在这次设计中，我的设计程序是：先根据要求，将总体分为几部分，然后单独对各个部分进行设计，使其可以产生对应的波形，最后将各部分组合在一起，并计算各元件的参数以符合设计要求。在做RC振荡电路时，不知道如何实现接地。思考了良久，无果！无意中浏览到几个电子技术的论坛，并加入了他们的QQ群。群里高手如云，在交流中，我解决了这个问题。这让我知道，网络是个好工具，要善用，同时也要慎用。花了九牛二虎之力，终于设计出了电路图，并对电路进行了仿真。我仿真的过程中，出现了很所问题。我用的仿真软件是Multisim 10.0.1 ，我发现，LM741运放的7管脚和4管脚不接电源时，电路也能发生振荡并产生波形。这样使我进入一个误区，以为不外接直流也能使RC振荡电路起振，实际上是要接直流电的。我猜想，不接电源时，软件会默认已经加了电源。我觉得这样是不利于新手菜鸟学习的。在仿真的时候，我发现运放有很多的号型，一开始，我不知道要选用的哪些运放芯片，无奈，查书，书中没有，最后在网络上的一些交流群上，了解到运放的型号和参数在实际运用中该如何选择。这也说明，我们的教科书需要升级了！令我高兴的是在仿真的过程中，我对仿真软件越来越熟悉，对元件的操作更加灵活。仿真成功之后就要将电路焊接出来。焊接过程中遇到的问题最多。比如，焊接