电竞设计报告

摘要：电子电路中，信号源是必备的，在电路中，锁需要的信号由信号源提供。而现在使用最多的信号主要是正弦波，脉冲波，三角波，锯齿波等等。三角波的产生可以利用电容器的充放电过程（积分电路）来实现，因为三角波要求电位变化是线性的，即均匀变化，可以利用运算放大器产生一个对电容充放电电流恒定的电路，充电和放电过程可以由脉冲信号控制，而脉冲信号的形成也可以由运算放大器来完成，脉冲波可以由运算放大器构成比较器来产生。 【关键词】“运算放大器” “LM358” “积分” “比较” Abstract: the electronic circuit,the signal sourceis necessary,in the circuit,the lockneededsignal provided by thesignal source.And nowthe most usedsignal is mainlya sine wave,pulsewave,triangle wave,sawtooth waveand so on.The triangular wave generatedcan use thecharge dischargecapacitor(integrated circuit)to realize,because thetriangle waverequirements ofpotential changeis linear,namely uniformchange,can useoperational amplifiergenerates aconstant currentofcapacitor charging and dischargingcircuit,the charge and dischargeprocess can becontrolled by clock signals,andpulsesignal formationcan also be composed ofoperational amplifierto complete,pulsewave can begeneratedbyan operational amplifiercomparator. keywordoperational amplifier LM358 integral “comparison 目录1、设计任务与要求31.1 设计任务31.2 功能要求31.2.1 基本要求31.2.2 发挥部分31.3 说明：42、单元单路设计及原理分析42.1 运算放大器的基本概念42.2运算放大器LM358简介52.2.1 运算放大器LM358的主要参数52.3 元件的引脚识别53、系统工作原理64、整体方框图65、附图76、原件清单97、总结101、设计任务与要求 1.1 设计任务以一片LM358为核心，设计制作一个信号发生器，能同时产生矩形波、三角波、正弦波、凹顶脉冲波四种波形（如下图所示，其中波形作为发挥部分完成），并可对输出信号的频率和幅度在一定范围内进行调节。1.2 功能要求1.2.1 基本要求（1）使用单直流电源供电；有3个输出端子，可同时分别输出图示的前3种波形；（2）波形的中心频率为1kHz。各波形的频率同时连续可调，调节范围不小于800Hz2kHz；（3）各波形的幅度分别各自连续可调；当频率为1kHz时，输出信号的电压峰-峰值调节范围不小于下列各值： 矩形波011V； 三角波06V； 正弦波0600mV。 1.2.2 发挥部分 在完成基本要求任务的基础上，增加如下功能： （1）增加1个输出端子，输出凹顶脉冲波；（2）该凹顶脉冲波的幅度连续可调，其电压峰-峰值不小于04V；（3）为了避免前后相互影响，可用1个开关来控制此部分电路信号的通断。1.3 说明：(1) 电源方面，只允许使用直流单电源供电，否则扣分40；(2) 核心器件方面，只允许使用一片LM358和一只普通BJT型三极管，不得再加用其他IC或半导体器件，否则取消测评资格； (3) 常规元件方面，电阻、电容、电位器等不限2、单元单路设计及原理分析2.1 运算放大器的基本概念 运算放大器是电子电路中常用的电子器件之一，利用运算放大器可以构成比较器，电压跟随器（隔离电路），比例放大器，运算电路，信号发生器，滤波器等多种用途的电路。 图一 运算放大器的电路符号如图一所示，它有两个输入端其中（+）叫做同相输入端，（-）叫做反相输入端，一个输出端。 运算放大器具有两个重要的特性，一是两个输入端的输入阻抗都很大，一般都在106欧姆以上，二是开环放大倍数很大，一般都在105倍以上。 当运算放大器开环（在输出端和输入端不加反馈电路）使用时，一般都会工作在饱和状态（原因是：两输入端加上电压信号，输出端的电压受到电源电压的限制其最大值高不能超过电源正电压，低不能低于电源负电压），当V+V-时，输出低电平（接近电源负电压）。这就是一个比较器。当运算放大器闭环在输出端和反相输入端（-）加反馈电路使用时，运算放大器的运用非常灵活，可以构成各种各样的电路，但无论是分析还是设计电路，只要掌握以下两点：一是因为输入阻抗很大使得输入电流很小而忽略认为两输入端的电流为0（虚短路，如LM358输入端电流45nA），一是因为开环放大倍数很大使得两输入端的电压很小而忽略认为两输入端的电压为0（虚电路，如LM358输出信号幅度1V，两输入端电压最大仅为10uV），以运算放大器为核心器件构成的电路的分析与设计就变得非常简单与方便。2.2运算放大器LM358简介通用运算放大器LM358是一块双运放集成电路，内含二个完全一样的运算放大器，引脚8个，引脚编号1,2,3,4,5,6,7,8按如下方法确定：正面朝上，有缺口的一方朝左（或者有圆点的位置在左下），左下第一引脚为1,，然后按逆时针顺序依次确定2,3,4,5,6,7,8，即左上脚为8号引脚。如图二所示。8脚接正电源，4脚接负电源或者地GND。引脚3,2,1三个脚组成A运放（其中引脚3为A运放的同相输入端，引脚2为A运放的反相输入端，引脚1为A运放输入 端），引脚5,6,7三个脚组成B运放（其中引脚5为B运放的同相输入端，引脚6为B运放的反相输入端，引脚7为B运放的输入端）。右图为运算放大器LM358电路符号。 图二2.2.1 运算放大器LM358的主要参数 电源电压范围：单电源 +3.0+32V，双电源 +1.5+16V,输出高电平大约比电源电压高1.5V。最大输出端拉电流40mA，最大输出端灌电流20mA。2.3 元件的引脚识别 LM358内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的适用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。电位器中间必须接，另两脚随便接。LM358的引脚图如图三所示 图三 3、系统工作原理 因为矩形波电压只有两种状态，非高即低，所以电压比较器是产生方波重要的环节，如图四所示，友LM358运算放大器和电阻、电位器、电容等组成一个单电源供电的三角波、方波和正弦波发生器。左边的LM358一端接电源，另一端接地，构成了单电源供电的条件。首先通过一个积分电路得到三角波，然后再用比较电路得到方波，方波通过滤波得到正弦波，由方波和正弦波通过相关处理，得到凹顶波。电位器则是通过改变阻值来实现波形斜率和幅值的可调。R3C1回路即作为延迟环节，又作为反馈网络，通过R3C1充放电实现输出的自动转换C1和R3的充放电，使右边的LM358起震，经过迟滞电路整形形成方波，调节C1和R3可以改变方波（三角波）的周期，方波的振幅等于电源电压。 图四 4、整体方框图 图五5、附图 图六 方波、三角波、正弦波仿真原理图 图七 方波、三角波、正弦波仿真出图 图八 方波、三角波、正弦波、凹顶波仿真原理图 图九 方波、三角波、正弦波、凹顶波图像 图十 整体电路原理图 图十一 整体电路PCB图 图十二 成品实物图6、原件清单7、总结 总结本次的电竞设计，真的是收获颇多。在这几天的时间里，我们做了很多事，在做事的过程中学到了很多。首先我们很用心地分析了赛题，其次，我们进行了理论计算，查找相关资料，进行分析。在这次竞赛设计中我们温习了在电子实习时学的电气设计软件ALTIUM D和PROT真的是一次获益匪浅的经历。这是一个小