正弦波-方波-三角波发生电路设计

1、东华理工大学长江学院课程设计报告正弦波-方波-三角波发生电路设计学生姓名：专 业：班 级：指导教师：正弦波-方波-三角波发生电路设计函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等 电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器， 使用的器件可以是分立器件 （如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管）， 也可以采用集成电路（如单片函数发生器模块 8038）。为进一步掌握电路的基本 理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与积分电路共同组成的正弦 波一方波一三角波函数发生器的设计方法。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过

2、整 形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生 正弦波，再将正弦波变成方波-三角波或将方波变成三角波等等。本课题采用先 产生正弦波，再将方波变换成三角波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：由比较器和积分器组成正弦波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，目录.3.41、正弦波发生器2、方波发生器3、三角波发生器.74、正弦波-方波-三角波发生器 .95、总电路图、元器件清单 .106心得体会及参考文献 11简述：方波、正弦波、三角波是电子电路中经常用到的信号，设计一个正弦波 - 方波-三角波发生电路。具体技术要求如下：（1）正弦波-方波-三

3、角波的频率在 100Hz-20KHz范围内连续可调；（2）正弦波和方波的信输出幅度为6V,三角波 的输出幅度在0-2V之间连续可调；正弦波的失真度r5% （4）设计上述电路 工作所需的直流稳压电源电路。使用仪器及测量仪表：选用元器件（1）.集成运放F007 （a741）;（2）稳压及开关二极管；（3）电阻、电容、电位器若干。测量仪表（1）直流稳压电源；（2）示波器；（3）万用表（4）频率计（5）交流 电压表正弦波发生器其振荡频率为1kHz。若用同轴双联电位器代替电桥中的1.5k Q电阻，或用波段 开关改变电容的数值，可以调节输出频率。电路的最高频率由运算放大器的频率 特性决定，而低频端要求取较

4、大的电阻值，所以要求运算放大器的输入阻抗尽可 能高。稳压管支路中串接了 30kQ电阻，该支路接在680Q与3.9k Q电阻之间， 主要是为了使放大器的增益变化不致太快。若使用击穿特性较软的稳压管。则可 以减小失真。失真度可达0.5 %。卬二阳£U R斗二一+列丄- jwC jw相熬特性为二I1+g為/-!' 2”RC芈$ = 9TCt3ini f-1-)_(1JJ)一(.卜 13)1 FM 1 b * * JM (|)(1.6.)精选资料，欢迎下载f _ fQ = j很据式CL.45 ,因为出丿一工时*3 *所W= = 3.即只翌为R（閘芥联选牧网络叫配个电压放大幣数等于3的

5、放大电路就可以构成正弦 波扳蒜电路 不过考虑到起振条件,所选放大电踣的电Ih放大钻数应略尢于1正反谟网络的反懺电压Uf是同相比例运算电略的輸入电用，因而耍把 同相比例运算电路作沽轮休堪称电压放大电略,它的比例系数是电压放大 借数.根据趙扼笔件和幅值平衡峯件方波发生器单限比较器屮，当输入电压在阀值电压附近的微小变化都将引起输出电 压的跃变，虽然很灵敏，但是它的看干扰能力差口滞回比较器具有滞冋特性，tel 而具有一定的抗干扰能力。(X :图2.2. 1滞回比较器2, 1电压比较器电压比较器是对输入信号进行帶幅和比较的电路，是组成非正弦波发牛电 路的厘木单元电路，在测量利控制中有着相当广泛的应用&#

6、176;电压比较器有很多种类，主翌右单限比较器、滞回比较器、窗口比较器"单限比较器就是电路只有-个阀值电压，输入电压逐渐增大或减小的过程 Hh当输出达到一定得ttb输出电压发生跃变，从高电平到低电平或从低电平到 高电平，只发生一次跃变'滞冋比较器是输入电压从小变大过程中使输出电压发生趴变的阀值电压不 等于输入电压从大变小过程中使输出电压发丫跃变的阀值电压，但是当输入电压 向单一方向变化吋，输出电压只跃变一次.和单限比较器相似.蔚口比较器是输入电压从小变人或从大变小的过程中输出电压产住两次航 变，窗口比较器和前两种比较器的区别在于：输入屯压向单，方向变化过程中， 输出电压跃变两

7、次。从集成运放输出端的限幅电路可以看出，u =+u_.集成运放的输入端电位a *w同相输入端电位U = + -U (2.2.1)» _尽+尽*令un=up.求出的y就是阀值电因此得出+ UT = + R' ZA (2.2.2)-R小 _当c; < -uT t那么u厂走小于“厂 因而u_ = +us t所以US。只有当 输入电压口增大到+i/在增大个无穷小量吋，输入电压口才会从+耳跃变 、j'S同理,假设U+U那么Uj定大于Up，因而U.S所以 up = -UT o只有当输入电压5减小到-/再减小一个无穷小量时，输出电压U 才会从-S舐变为+5 可见，U从+S跃变

8、为-S和从-S跃变为+7的阀值 电压是不同的*滞回比较器有两种，一种足1E向的，一种足反向的，两种比较器的工作原理 是相同的，只是止向滞冋比较KS是当输入电虫从负值增到吋输出电压从跃变为+/当输入电压从正值减小到时，输出电压从+4跃变为-4 °另外，电路还可以设计成可调式的可调式的滞冋比较器由电路图可知，可以通过调节电位器来调节输入电压的阀值电压0发牛方波的课程设计由止弦波产牛.方波D3 1N5758由图巾可以看此设计所用的滞冋比较器是反向滞冋比较器，由上一级电路 产生正弦波作为方波信号的输入。电路输出的高电平为+12V,低电平为-12V,即 双向稳压管的电压。阀值电压为(2.3.1

9、)(232)三、三角波发生电路3.2发生三角波的课程设计22图3.2. 1由方波产主三角波由于三角波的要求负值比较低，所以在放人电路输入端接了两个电阻以便 进行调试另外，还在电羿上并联了一个阻值较小的电阻，它主翌有两个作用： 、稳宦了电路二、和电容协调便得输山电压达到所要求的幅值。由图可得U =Udt(321)上式屮S为第二级产牛的止眩波，U为需要产牛的三角波 四：元器件清单及部分简介集成运放F007F007现已发展为国际通用型741型，其外型有两种封装：圆型和双排直插式 是一种高放大倍数、高输入电阻，低输出电阻的直接耦合式放大电路。 输入级一 般都是采用差动放大形式的电路以减小温漂；中间级为

10、获得高的放大倍数，一方面采用共射(共源)放大电路，一方面设计成有源负载；输出级采用互补型跟随 式电路，以提高带负载能力。稳压二极管稳压二极管是一种用于稳定电压的单 PN结二极管。此二极管是一种直到临 界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻 降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定， 稳压二极 管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就准元件使用可获得更多的稳定电压。开关二极管有在小电流下（10mA程度）使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励 用开关二极管。

11、小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管，也有在高 温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关 速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短，因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用；2CK型平面接触为高速开关电路用；用于开关、限幅、 钳位或检波等电路；肖特基（SBD硅大电流开关，正向压降小，速度快、效率 高。设计所用仪器及器件1.直流稳压电源1台2 双踪示波器1台3.万用表1只4 .运 放7412片5.电位器50K2只100K1只100Q1只6 .电容470卩F3只10卩F1只1卩F1只0.1卩F2只0.01卩F1只7.三极管90134只8.面包板1

12、块9.剪 刀1把10.仪器探头线2根11.电源线4根总电路图:图4. 1. 1 止弦波-方液-三角波电路原州圏五、心得体会：在为时一个星期的模拟电子课程设计中我收获颇多，见证了一份报告的形成产生的整个过程，了解了做这么一份简单的报告也是多的不容易也是需要付出很多汗水的，经历的找资料的艰难的前期准备，在老师的亲切认真的指导下改正了最初方案的诸多缺点，夏日炎热的的天气并没有阻挡我们学习的人热情，反而激励我们前行。这是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协 作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。 实习中只有一个人知 道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致 整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。 而这次课程设 计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的另外，