方波正弦波三角波转换器

1、 课程设计说明书课程设计名称： 模拟电子技术基础 课程设计题目： 设计方波三角波正弦波的函数转换器 学 院 名 称： 信息工程学院 专业： 电子信息工程 班级： 学号： 姓名： 评分： 教师： 20 12 年 02 月 22 日模拟电路 课程设计任务书20 1120 12 学年 第 2 学期第 1 周 1.5周 题目设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器内容及要求1  输出波形频率范围为0.2KHz20kHz且连续可调；2  正弦波幅值为±2V；3    方波幅值为2V；4   三角波峰-峰值为2V，占空比

2、可调；5 设计电路所需的直流电源可用实验室电源。进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 2天； 2. 领元器件、制作、焊接：3天3调试+验收： 2.5天4.提交报告：2011-2012学年第二学期37周 学生姓名：指导地点： E楼508 室20 12 年 2 月 12 日任务完成20 12 年 2 月 22 日考核方式指导教师系（部）主任摘要 波形发生器正被各大院校和科研场所广泛的应用。但是，随着科技的进步和社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的要求，而我们设计的正是多种波形发生器。本文所设计的电路是通过集成运算放大器长生不同的波形，先通过同相滞回比较电路产生方波，然

3、后方波通过积分电路转换成三角波，最后由滤波电路将三角波转换成正弦波,从而完成波形的转换。关键字：同相滞回比较电路，积分电路，滤波电路目录第一章 设计要求1第二章 系统组成及原理22.1 系统组成22.2 工作原理2第三章 电路方案设计3方案一33.1 方波三角波转换电路33.2 三角波正弦波转换电路3方案二4第四章 元件设计64.1 方波三角波转换电路元件 6 4.2 三角波正弦波转换电路元件 6第五章 实验分析7 5.1 安装与调试 7 5.2 性能测试及分析 7第六章 结论与心得10 参考文献10附录111 总原理图 112 芯片管脚图 11 3 原件清单 11第一章、设计要求（1） 输出

4、波形频率范围为0.2KHz-20KHz且连续可调； （2） 正弦波幅值为±2V; （3）方波幅值为2V;(4) 三角波峰-峰值为2V，占空比可调。第二章、系统的组成及工作原理2.1系统组成 本设计的方波三角波转换电路由同相滞回比较电路和积分电路两部分组成。同相滞回比较电路积分电路三角波图21 方波三角波发生电路三角波正弦波转换电路由滤波电路完成。三角波滤波电路正弦波图22 正弦波发生电路2.2工作原理方波三角波发生电路是通过R1调节方波的幅值，R2、R3调节方波的频率，R4调节三角波的峰峰值R5调节三角波的占空比。三角波输入滤波电路后通过滤波作用将三角波转换成正弦波，输出正弦波的幅值

5、由R6、R7、R8调节.第三章、电路方案设计方案一： 方案一电路由方波三角波转换电路和三角波正弦波转换电路组成。3.1、方波三角波转换电路如图3.1所示。该电路由同相滞回比较电路和积分电路组成。滞回比较器输出电压U01在t0时刻由-Uz跃变为+Uz(为第一暂态)，此时积分电路进行反向积分，输出电压u0呈线性下降，当u0下降到滞回比较器的阈值电压-UT时即t1时刻,滞回比较器的输出的电压U01从+Uz跃变到-Uz（为第二暂态）。此后，积分电路进行正向积分，u0呈线性上升，当u0上升到滞回比较器的阈值电压+UT时即t2时刻,u01从-Uz又跃变回到+Uz，即返回第一暂态，电路又开始反向积分。如此周

6、而复始，产生振荡。图 3.13.2、三角波正弦波转换电路如图3.2所示。将三角波展开为傅里叶级数可知，它含有基波和3次 5次等奇次谐波，因此通过低通滤波器去除基波，滤除高次谐波，可将三角波转换成正弦波。这种方法适用于固定频率或频率变化很小的场合。电路框图如下左图所示。输入电压和输出电压的波形如下右图所示，U0的频率等于UI基波的频率。将三角波按傅里叶级数展开 UI(wt)=8/（*）Um(sin wt-1/9sin 3wt+1/25sin 5wt-) 其中Um是三角波的幅值。图3.2方案二： 方案二的方波三角波转换电路与方案一相同，三角波正弦波转换电路采用折线近似法，电路图如图3.3所示。图3

7、.3方案论证：我选的是第一个方案，上述两个方案都能实现三种波形的产生和转换。但是，可以明显的看出方案二的电路比方安逸的电路复杂，需要较多的元件，。方案一电路比较简单利于焊接，需要的元器件也比较少，但是也有一点缺陷，在调节波形的频率时有一定的限度，在使用R2、R3调节波形的频率时会影响正弦波的幅值。第四章、元件设计4.1、方波三角波转换电路元件 设计要求方波的幅值为±2V，则可令稳压管的稳压值为2V且R1为100K的电位器。三角波的幅值为±1V，则其中R6=0.5R5,可令电容C=1uf，根据所求结果可令R4、R5均为1K的电位器，因为要求三角波的占空比可调，所以R4和R5之

8、间用两个二极管以相反的方向连接。设计要求最终输出的信号为0.2KHz20KHz。可求得R2=50K，R3=1K。4.2、三角波正弦波转换电路元件通过仿真为使正弦波的幅值可大范围调节可令R6为100K的电位器，而R7=R8=1K，电容C的大小为1uf。第五章、实验分析5.1、安装与调试先在电路板上做好布局，然后进行焊接。焊接好电路到实验室进行调试，初次调试无法出现波形，且过一段时间后芯片开始发热，检查后发现是电源连接方法错误，调整后出现波形，但幅值和频率没有达到要求，调节变位器R1使输出方波的峰峰值为4V左右，调节变位器R2、R3改变信号的频率使其达到要求，然后通过改变R4的阻值使三角波的峰峰值

9、为2V左右，最后调节R6的阻值使正弦波的峰峰值为4V左右。调节R5的阻值可以改变三角波的占空比。5.2、性能测试及分析、方波三角波方波测试结果要求误差峰峰值（V）4.19V4V0.0475频率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz三角波测试结果要求误差峰峰值(V)1.44V2V-0.28频率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz5.2.2、正弦波测试结果要求误差峰峰值（V）3.824-0.045频率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz误差分析：1、参数设计有点问题并不完美；2 、测量仪器本身有问题导致所测数据不能满足要求；3 、焊接电路时焊点处有电阻被忽略，连接的线路也有电

10、阻；4 、调试时间过长电路温度升高，使得一些元件的电阻发生变化；第六章、结论与心得1结论：本实验还可以用555芯片来产生方波，其电路结构比现在所用的更简单。通过这次课程设计，学会了如何设计电路，熟练了电路焊接方法以及掌握调试方法与测试参数，同时还提高了我们的动手能力和测试技术能力。在设计过程中也遇到一些困难，比如一些元件实验室中没有，只能用其他元件代替，有的元件的参数稍有偏差，导致许多参数达不到要求。电位器R3在调整方波三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。2. 心得：经过一个半星期的努力终于顺利完成这次课程设计，虽然最终测试的结果不完美，但经过这次课程设计收获了不少，加深了对课本知识的理解，培养了同学之间的合作能力，调试时应仔细观察若出现问题必须耐心查找原因。参考文献: 1、童诗白 华成英 .模拟电子技术基础. 高等教育出版社2、物理与电子信息学院 . 基础电路实验指导书.3、谢自美 .电子线路设计.4毕满清编 .电子技术实验与课程设计. 机械工业大学出版社 5. 李万臣主编模拟电子技术基础与课程设计.哈尔滨工程大学出版社6.