制作一个波形产生和变化的电路图

1、 目 录一、题目分析及设计思路-2 1、 题目分析-2 1、 设计思路-2二、电路图及电路原理分析-21、电路图-22、电路原理分析-2三、电路参数确定-31、矩形波参数确定-32、三角波参数确定-4四、电路的性能验证-61、测试方法-62、 测试结果-6五、设计成果-71、 电路原理图-7 2、 电路元件清单-83、电路的工作条件、性能检测及调试方法等相关说明-84、电路仿真结果截图-8六、总结与体会-10七、参考文献-11一、题目分析及设计思路1、题目分析：.制作一个波形产生和变化的电路图,首先设计一个矩形波发生器,然后将它变化为三角波电路。矩形波发生器设为1000Hz,将矩形波的输出电压

2、U01的峰-峰值设为14V(3%);.三角波输出电压U02的峰-峰值设为4V(3%)；由于矩形波电压只有两种状态，不是高电平就是低电平，所以电压比较器是其重组成部分。而将方波电压加在积分运算电路的输入端，则输出就可以获得三角波电压。2、设计思路： 比较电路 积分电路 RC振荡电路矩形波产生三角波产生本设计介绍了波形发生器的制作和设计过程,并根据输出波形特性研究该电路的可行性。该电路有主要由集成运算放大器，比较器，振荡器，通过用双踪示波器来确定波形的幅值。二、电路图及电路原理分析1、电路图2、电路原理分析（1）矩形波发生因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要

3、组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来切丁每种状态维持的时间。图示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。（2）三角波发生由矩形波经积分电路得出，如图所示。运算放大器A1与R1、R2、R 4 及Dz1、Dz2组成电压比较器（同向输入的滞回比较器）；运算放大器A2与R3、R5、C 组成反相积分器，比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，构成能自动产生法波、三角波的发生器。三、

4、电路参数确定1、矩形波发生电路参数确定 图中滞回比较器的输出电压，阈值电压 设某一时刻输出电压Uo=Uz ，则相同输入端点位Up=Ut 。Uo通过R3对电容C正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位Un随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时Un趋近于+Uz；但是一旦Un=+Ut，再稍增大，Uo就从+Uz跃变为-Uz，与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电，或者说放电，如图中虚线箭头所示。反相输入端电位Un随时间t增长而逐渐降低，当t趋于无穷时，Un趋于-Uz；但是一旦Un=-Ut，再稍微减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，与此同时Up从-Ut跃变为+Ut，电

5、容又开始正向充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。由于图中所示电路电筒正向充电和反向充电的时间常数均为RC，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内Uo=+Uz的时间与Uo=-Uz的时间相等，Uo为对称的方波，所以也称为该电路为方波发生电路。电容上电压Uc（即集成运放反相输入端电位Un）和电路输出电压Uo波形如图所示。矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比，因此Uo是占空比为1/2 的矩形波。根据电容上电压波形可知，在1/2周期内，电容充电的起始值为-Ut，终了值为+Ut，时间常数为R3C；时间t趋于无穷时，Uc趋于+Uz，利用一阶RC电路的三要素法可列出方程将（1）式代入上式，即可求出

6、振荡周期T= 2Cln振荡频率f=1/T。通过以上分析可知，调整电压比较器的电路参数R1和R2可以改变Uc的幅值，调整电阻R1、R2、R3和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。而要调整输出电压Uo的振幅，则要换稳压管以改变Uz，此时Uc的幅值也将随之变化。T= 2ClnT=0.001s 令ln=1 取R1 约等于1.7k R2约等于2k取C1=0.01uF R3约等于50k 通过以上分析计算，加上数次试调，最终取得：C1=0.01uF R1=1.5K R2=1.6K R3=51K R4=4.02 K2、三角波发生电路参数确定 图中滞回比较器的输出电压,他的输入电压时积分电路的输出电压，根据叠加

7、原理，集成运放同相输入端电位令则阈值电压 因此，滞回比较器的电压传输特性如图所示。积分电路的输入电压时滞回比较器的输出电压,而且不是,就是,所以输出电压式中 为初态时的输出电压。设初态时正好从- 跃变为+ ，则上式应写成 积分电路反向积分， 随时间的增长线性下降，根据图2的电压传输特性一旦，再稍减小， 将从 跃变为-。使得上式变为为产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分， 随时间的增长线性增大，根据电压输出特性，一旦，再稍增大，将从- 跃变为 ，回到初态，积分电路又开始反向积分。电路重复上述过程，因此产生自激震振荡。由以上分析可知，是三角波，幅值为；是方波，幅值为 ，如图所示，因此也可称图所示

8、电路为三角波方波发生电路。由于积分电路引入了深度电压负反馈，所以在负载电阻相当大的变化范围里，三角波电压几乎不变。通过以上分析计算，经过数次试调， 令C2=0.1uF 取得 R=8.45K四、电路的性能验证1、测试方法：用示波器进行测试，由于电压比较器与积分器组成正反馈闭环电路，输出矩形波之后经过积分电路才输出三角波，所以应该先安装矩形波发生电路，调试成功之后才继续安装积分电路输出三角波。需要注意的是，安装电位器之前要将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。如果电路接线正确，则在接通电源后，比较器的输出VO1为方波，积分器的输出VO2为三角波。 按设计图安装好电路，示波器的Ch1接Uo1，Ch

9、2接U0，调整各电位器，使方波、三角波的输出幅度满足设计指标要求。2、 测试结果：矩形波测试项目频率峰-峰值指标值1kHz14V (3%)实际测量值1.09kHz13.88V三角波测试项目频率峰-峰值指标值1kHz4V (3%)实际测量值1.09kHz4.08V五、设计成果1、最终电路原理图2、电路所用元器件明细表元器件代号名称参数数量备注R1电阻1.5k1精度为5%的碳膜电阻R2电阻1.6k1精度为5%的碳膜电阻R3电阻51k1精度为5%的碳膜电阻R4电阻4.02k1精度为1的金属膜电阻R电阻8.45k2精度为1的金属膜电阻C1电容0.01uF110nf的电容C2电容0.1uF1Dz双端稳压

10、管7.15V1UA741运放集成运放UA7412Oscilloscope示波器13、电路的工作条件、性能检测及调试方法等相关说明；电路在常温，正常条件下工作。无特殊工作条件；运用示波器等原件进行性能检测。通过改变各参数数值，观察软件Electronics Workbench的仿真结果来判断是否符合要求。用示波器进行测试，由于电压比较器与积分器组成正反馈闭环电路，输出矩形波之后经过积分电路才输出三角波，所以应该先安装矩形波发生电路，调试成功之后才继续安装积分电路输出三角波。需要注意的是，安装电位器之前要将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。如果电路接线正确，则在接通电源后，比较器的输出VO1为

11、方波，积分器的输出VO2为三角波。 按设计图安装好电路，示波器的Ch1接Uo1，Ch2接U0，调整各电位器，使方波、三角波的输出幅度满足设计指标要求。4、电路的仿真结果截图；六、总结与体会这次我们要做的课程设计是矩形波发生器然后变化为三角波，通过Multisim仿真软件进行仿真。刚开始我对这个软件的用法以及所要设计的电路摸不着头脑，后来通过自己上网搜索相关内容、查阅相关资料才逐渐有了自己的思路。画出电路图，然后在仿真软件上进行测试，按照老师的要求，不断修改自己的电路参数，经过自己的努力的调试和计算，基本达到了老师的要求。通过这次课程设计，让我深入了解了运算放大器，比较器，RC振荡回路，积分电路等电子电路的原理和使用方法以及将其应用于实际电路中。本次课程设计，巩固了我们所学习的理论知识，也因此让我深刻认识到自己理论知识的不足，各部分的原理图设计经过和同学们的讨论以及请教老师后才得出。对于ElectronicsWorkbench软件的应用较为生疏，需要以后多多加强练习。总之，要多思考，多比较，多尝试把所学的书本知识应用于实际，培养自己的动手能力。所以说，坐而言不如立而行，对于实际电路应该自己动手实践操作才有深刻体会和理解。通过这次对波形发生器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于波形发生器的原理与设计理念，最后的结果却不一定与预期的完全一样，因为在实际接线中有