课程设计矩形波发生器

1、设计题目：矩形波发生器一、课程设计的目的电子技术基础2-1课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。二、 设计说明1.设计方案选择论证(1)概述在电子技术应用领域，除了需要正弦波信号外，有时

2、还需要许多非正弦波信号，如矩形波，常作为信号源被广泛地应用于无线电通信以及自动测量和自动控制等系统中。（2） 设计方案选择论证矩形波发生器的电路实际上由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成。其中集成运放和电阻组成滞回比较器，电阻和电容构成充放电回路，稳压管和电阻的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值。如果要求矩形波的占空比能够根据需要进行调节，则可以通过改变电路中充电和放电的时间常数来实现。（3） 设计方案框图 设计方案的整体框图如图1所示。滞回比较器RC充放电回路 图1 矩形波发生电路框图2. 单元电路设计（1） RC充放电回路的设计 RC充放电回路如图2所示。RC图

3、2 RC充放电回路设：C=1F R=2k（2） 滞回比较器电路的设计A 电路如图3所示R3u0R2R1VDZ图3 滞回比较器电路按设计要求取稳压管稳定电压UZ=3 V由 T=2RCln(1+)= 则=0.142取 =28.4 k 则R2=200k（3） 占空比可调的矩形波发生电路的设计RW 如果要求矩形波的占空比能够根据需要进行调节，则可以通过改变电路中充电和放电的时间常数来实现，如图4所示。VD1RWRWVD2图4 占空比可调的矩形波发生电路当忽略二极管VD1、VD2的导通电阻时，可求得电容充电和放电的时间分别为输出波形的震荡周期为矩形波的占空比为按设计要求占空比：0.20.8连续可调，则=

4、0.2=0.8于是选择=2 k=6 k3. 原理图完整原理图如图5所示。VD1RWRRwRwAucVD2R3uOCR2R1VDZ图5 占空比可调的矩形波发生器原理图电容C两端的电压uC以及输出电压uO的波形如图6所示图6 电路的波形图电路所用元件如表1所示。表1 占空比可调的矩形波发生电路元件表元件名称元件标注参数型号集成运放ALM741电阻R128.4k电阻R2200 k电阻R31k电阻Rw6 k电阻R2 k电容C1F稳压管VDZ3 V二极管VD16 V二极管VD26 V4. 测试方案在Multisim中构建占空比可调的矩形波发生电路如图7所示。图7 仿真电路（1） 当电位器RW滑动端调在中

5、间位置时，由虚拟示波器可见，输出波形为正负半周对称的矩形波，电容上的电压uC为充放电波形，如图8所示。图8 T1=T2时的波形图（2） 将电位器RW的滑动端向上移动，由虚拟示波器可见，矩形波的正半周期T1增大，而负半周T2减小。相反，如RW的滑动端向下移动，则正半周T1减小，负半周T2增大。如图9,图10所示。图9 T1T2时的波形图图10 T1T2时的波形图 测试验证结果与分析当RW的滑动端调至最下端时，波形图如图9所示。可测得此时T1=0.7 msT2=2.8 msT=T1+T2=3.5ms占空比D2=T1/T=0.7/3.5=0.2当RW的滑动端调至最上端时，波形图如图10所示。可测得此

6、时T1=2.8 msT2=0.7msT=T1+T2=3.5 ms占空比D1=T1/T=2.8/3.5=0.8由虚拟示波器图形可知，频率，幅度和占空比基本满足设计要求的f=1000Hz,U=3V,D在0.20.8连续可调。存在误差的原因主要是元件参数误差，测量误差等。6. 设计体会通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。7. 参考文献1杨素行主编：模拟电子技术基础简明教程第三版，高等教育出版社，2006年出版。2高吉祥主编：电子