幅度频率可调的锯齿波发生器

1、辽宁工 业大学 模拟电子技术基础 课程设计（论文） 起止时间: 2013.7.1 2013.7.12 题目：幅度频率可调的锯齿波发生器 专业班级: 学 号: 学生姓名: （签字） 指导教师: 4诊劈本科生课程设计（论文） 院（系）： 课程设计 题目 课程设计（论文）任务及评语 学生姓名 教研室: 专业班级 幅度频率可调的锯齿波发生器 设计任务： 1. 现设计并制作能产生锯齿波波形信号输出的函数发生器。 2. 设计电路所需的直流稳压电源。 功能要求： 1. 输出的波形工作频率范围0.02Hz1kHz连续可调 2. 方波幅值 10V。 3. 波峰峰值20V;各种输出波形幅值均连续可调。 设计要求：

2、 （ 论 文 ） 任 务 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、 指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、 结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件 的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元 电路，逐个设计。 4. 组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向, 采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 平时: 总成绩: 论文质量: 答辩: 指导教师签字: # 注：成绩：平时20% 论文质量60%

3、答辩20%以百分制计算 本科生课程设计（论文） 在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波是常用的基本测试信号。 在无线电通信，测量，自动化控制等技术领域广泛地应用着各种类型的信号发生 器此外，如在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用 荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏 上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转板加上随时间作线性变化的电 压一一锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。而电视机中显像管荧 光屏上的光点，是靠磁场变化进行偏转的，所以需要要用锯齿波电流来控制。因 此锯齿波发生器是我们在学习，科学研究等方面不可缺少的

4、工具。 关键字：锯齿波发生器；直流稳压电源;迟滞比较器。 III 第1章 幅度频率可调锯齿波发生器设计方案论证 1.1 1.2 1.3 1.4 幅度频率可调锯齿波发生器的应用意义 幅度频率可调锯齿波发生器设计的要求及技术指标 设计方案论证 总体设计方案框图 第2章幅度频率可调锯齿波发生器各单元电路设计 2.1迟滞比较器电路设计 2.2积分器电路设计 2.3直流稳压电源电路设计与分析 第3章幅度频率可调锯齿波发生器整体电路设计 3.1整体电路图及工作原理 3.2电路参数计算 3.3整机电路性能分析. 第4章设计总结 参考文献 10 附录I总体电路图 11 附录II元器件清单 12 本科生课程设计

5、（论文） 第1章幅度频率可调锯齿波发生器设计方案论证 1.1幅度频率可调锯齿波发生器的应用意义 人类社会已经进入信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的发展。锯 齿波和正弦波、三角波是常用的基本测试信号。此外，如在示波器、电视机等仪 器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产 生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形， 要求在水平偏转板加上随时间作线性变化的电压一一锯齿波电压，使电子束沿水 平方向均匀搜索荧光屏。而电视机显像管荧光屏上的光点，是靠磁场变化进行偏 转的，所以需要用锯齿波电流来控制。因此，锯齿波在实际中有广泛的应用。由 于不

6、同的电子产品可能需要不同频率及幅度的锯齿波，设计可调电阻就会得到与 它匹配的波形，从而使得它能正常工作，使它的工作效率达到最高。 1.2幅度频率可调锯齿波发生器设计的要求及技术指标 设计要求： 分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用 环境等，广开思路，构思出各种总体方案， 绘制结构框图。确定合理的总体方案。 对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易 等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。设计各单元电路。总体 方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。组成系统。在一定幅 面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左

7、进右出的规律摆放各电路， 并标出必要的说明。 功能要求： 输出的波形工作频率范围0.02Hz1kHz连续可调; 方波幅值 10V。 波峰峰值20V;各种输出波形幅值均连续可调。 1.3设计方案论证 方案（一） 设计一个集成电路，可以直接对其进行调频调幅。这种电路的性能好， 而且使用能力强，工作范围大。但是这种电路大多采用集成元件，成本较高。 并且它的工艺要求较高，焊接等技术要求都很高。因此不易选择此设计方案。 方案（二） ，并且器件价格便宜。因此本次设计选择此方案。 设计一个锯齿波发生器和一个稳压源。锯齿波发生电路需要同相输入迟 滞比较器和充放电时间常数不等的积分器构成。这种设计基于电路简单，

8、性 能较为良好，器件选择灵活 1.4总体设计方案框图 直流稳压电源屮 迟滞比较器 图1.1总体设计框图 第2章幅度频率可调锯齿波发生器各单元电路设计 2.1迟滞比较器电路设计 迟滞比较器是一个具有迟滞回环特性的比较器。图2.1所示为反相输入迟滞 比较器原理电路，它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络。 由于正反馈作用，这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而改变的。它的灵 敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高了 图2.1反向输入比较器 3 2.2积分器电路设计 积分电路时一种应用比较广泛的模拟信号运算电路，它是组成模拟计算机的 基本单元，可以实现对微分方程的模拟。同时，积分电路也

9、是控制和测量系统中 常用的重要单元，利用其充放电过程可以实现延时、定时以及各种波形的产生。 电路组成如图2.2,根据理想运放工作在线型区时“虚短”和“虚断”的特点 可知：电路的输出电压与电容两端的电压成正比，而电路的输入电压与流过电容 的电容成正比。 图2.2积分电路 由于集成运放的反相输入端“虚地”，故输出电压等于输入电压可见输出电压 与电容两端电压成正比。 本科生课程设计（论文） 2.3直流稳压电源电路设计与分析 直流稳压电源是提供直流电压的电源设备，由电源变压器，整流，滤波，和 稳压电路四部分组成，图示为由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图，其整 流部分为单相桥式整流电路，滤波部分为电

10、容滤波电路，稳压部分为串联稳压电 路.对输入电压的要求，输入电压的选取原则是，在最坏的条件下仍能保证调整 管处于放大状态，不能饱和.对调整管的要求，晶体管的额定电流Icm应大于输出 电流.晶体管的耐压应高于输入电压，晶体管的最大允许耗散功率应大于调整管集 电极最大功率。 1）电源变压器 将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压 u2较小。 2）整流电路 将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3,它包含直流成份和许多谐 波分量。 3）滤波电路 滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压 u4。该电压往往随 电网电压和负载电流的变化而变化。 4）稳压电路 它能在电网电

11、压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流 稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。 直流稳压电源如下图所示，则 n I - I .卯#三|平八2 5屮 电路中T1、R1、Dz1为稳压电源的启动电路，当输入电压为一定时，且高于 Dz2的稳定电压Vz2时，稳压管两端电压Vz2使T1导通，整个电路进入正常工作 状态。输出电压的最大电压和最小电压分别为 R3+ R4 W0 F j =X = Kr g/f4 k m I + ”/f- + RA .900 仏二 一 w =9F RA+R, 21600 因此，输出电压的调节范围为9至18V,符合本实验要求。如图2.3 :m J B

12、cweaw jr niEQ ：: 05丄血 ：Q2 ： Bes4eBW ftS lOkO 230080 T ? T _j33d- 1- ；1：uF：: QI 2tt2905A DI u: RP. . 口 舞Of! OPAMP 3T BASIC 2 - - -3000 TKey-A 50% 134 XlHM60iR3 3mQ 图2.3直流稳压电源电路 5 第3章 幅度频率可调锯齿波发生器整体电路设计 3.1整体电路图及工作原理 1 .电路组成 图3.1所示为一个锯齿波发生电路。图中集成运放U1i组成迟滞比较器；二 极管V、VD2和电位器Raw,使积分电路的充放电回路分开，故 A2组成充放电时 间

13、常数不等的积分电路。调节电位器 Rw滑动端的位置，使Rw1远小于Rw2，则电 容放电的时间常数将比充电的时间常数小得多，于是放电过程很快，而充电过程 很慢，即可得锯齿波。迟滞比较器输出的矩形波加在积分电路的反相输入端，而 积分电路输出的锯齿波又接到迟滞比较器的同相输入端，控制迟滞比较器输出端 的状态发生跳变，从而在A2的输出端得到周期性的锯齿波。 图3.1锯齿波发生电路 2.整体电路 本科生课程设计（论文） 假设初始时刻滞回比较器输出端为高电平，而且假设积分电容上的初始电压 为零。由于Ai同相输入端的电压U +同时与Uoi和Uo有关，根据叠加原理，可得: RlUo1+ R2 U R4+R2R4

14、+R2 则此时U+也为高电平。 间往负方向线性增长， 输出端将发生跳变，使 但当Uoi=+ Uz时，积分电路的输出电压 Uo将随着时 U+随之减小，当减小至U + =U_=0时，滞回比较器的 Uoi= -Uz，同时U+将跳变为一个负值。以后，积分 U+也随之增大，当增大至 Uoi= + Uz,同时 U + 电路的输出电压将随着时间往正方向线性增长， U+=u_ = o时，滞回比较器的输出端再次发生跳变，使 也跳变为一个正值。然后重复以上过程，于是可得滞回比较器的输出电压 Uo1 为矩形波，而由于积分电路的充放电时间不等，故积分电路输出电压为锯齿 波。如图3.3所示： 7 i 劈本科生课程设计（

15、论文） 9 邇違B EkT. TrsgQ 81间 -1,005 ms mV T1 妇 T2 N + -I rs-Ti 时I司殆ifi追A 比例t匕聊 pT VQv 5畳 fof teS I YiT JMc I e/A I A?B I AC I 迪道B -7 比例 I lO mVE 1 立波峰峰值20V;各种输出波形幅值均 连续可调。基本达到设计要求。 本科生课程设计（论文） 第4章设计总结 本次设计经过反复论证最终敲定这种方案。翻阅大量论文、书刊，在老师指 导下，顺利完成。所设计的电路简单完整，器件参数给定，性能较好。但还缺少 实际调试，具体应用能力有待考核。由于设计者能力有限，及时间仓促，出

16、现的 问题还是很多。以后的设计中会积极更正。 两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识， 也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在 这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体 会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和 薄弱环节，从而加以弥补。 我从这次的设计中还感受到坚持的重要性。做事情不能轻言谈放弃，虽然过 程不顺利，与想象中相去甚远。但是只要我们能坚持，朝着自己既定的目标前进, 就一定会走到终点。一点小小的挫折实际上是在为最后的美景做铺垫，当我们守 得云开见月明的时候，就会发现沿

17、途的曲折其实是在考验我们的目标是否坚定。 坚持下来，我们会收获丰硕的果实。 13 1 2 3 4 7 8 参考文献 198& 童诗白，模拟电子技术基础（第二版），高等教育出版社， 康华光，电子技术基础，高等教育出版社，1988。 陈大钦，电子技术基础实验，高等教育出版社，2000。 杨素行，模拟电子技术基础简明教程（第二版），高等教育出版社，1997 谭博学，集成电路原理及应用。电子工业出版社。2004 卜益民。模拟电子技术。北京邮电大学出版社。2003 孙余剀，模拟集成电路基础与应用。电子工业出版社。2005 胡宴如，模拟电子技术（第二版）高等教育出版社2006 附录I总体电路图 11 LI3 15 19 OPAMP 3T BASIC 35 乐4AM D7A IbAT74 BATT4 R3 iokn LA/W- 10hD -VA- WkQ