模电设计实验报告多功能锯齿波发生器的设计

1、精品广东石油化工学院课程设计说明书课程名称：模拟电子技术课程设计题目：多功能锯齿波发生器的设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期：年月日welcome精品多功能锯齿波发生器的设计一、设计任务与要求1运用集成运算放大器为主要器件，设计个锯齿波产生电路；2在控制开关的作用下， 能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控制功能；3具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能；4.输出电压幅度在± 10V 的范围内可调，线性度优于001% ；二、方案设计与论证本次设计首先采用比较器输出矩形波，通过积分器将波形转换为三角波，调节电位器，当积分电路的正向积分时间常数远大于反向积

2、分常数，或者反向积分时间常数远大于正向积分时间常数时，那么输出电压 U0 上升和下降的斜率相差很多，就可以获得锯齿波。 利用二极管的单向导电性使积分电路两个方向的积分通路相同，就可得到锯齿波发生电路。 再将输出接到同向求和运算电路，就能得到直流偏置的效果。方案一、锯齿波发生器电路可以由集成函数发生器8038 构成方案二、锯齿波发生器电路也可以由555 定时芯片构成的自举电路产生方案三、锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，对电路的工作方式控制可以通过电子开关， 也可以用手动控制。 由于题目的要求， 本设计采用的是集成运放构成的电路。电路的总体方案框图如下：锯齿波发生器直流稳压电源welcome

3、精品迟滞比较器电源变压器整流电路充放电时间常数不等的积分器三、单元电路设计与参数计算3.1 锯齿波发生器电路：设二极管导通的等效电阻可忽略不计，电位器的滑动端移到最上端。当U01=+Uz时， D1 导通， D2 截止，输出电压的表达式为：uO1UZ (t1t0)u0(t0)R3Cu0 随时间线性下降。当u01UZ 时， D2导通， D1截止，输出电压的表达式为：u031WU Z(t2 t1) u0(t1)( RR)Cu0 随时间线性上升。由于Rw 远大于 R3 ， u01 和 u0 的波形如图（ b ）所示。welcome精品根据三角波发生电路震荡周期的计算方法，可以得出下降时间和上升时间分别

4、为：Ttt2R1110? R C3R2T 2t2t12 R1 ? ( R3 RW )CR2所以震荡周期为：2R1(2 R3RW )CTR2将 R1 和 R2 设为电位器，则调整 R1 和 R2 、 RW 的阻值以及 C 的容量，可以改震荡周期。调整 RW 的值可以改变的输出波形的占空比，以及锯齿波上升和下降斜率。根据积分器的特点，锯齿波的转换须将时间常数设置的尽量小一点，可以选择 C 为 0.01uf 和 0.1uf,稳压管稳压值为10V ，电位器R取 10KR取 20KR取 5KR取 100R取 500，1，2，W，3，4R5取 5K。3.2 直流偏置电阻的计算直流偏置调节电路：welcom

5、e精品同向求和电路中，多个输入信号同时作用于集成运放的同向输入端。根据运算关系，得：1111uii1ui 2(Pu10111213)u131011RRRRRRR同向输入端电位为：upRP( uiui1ui2 )R13RR1011其中 RP = R10 R11 R13经计算可得：u0R9( uiui1ui 2 )R13R10R11在此电路中，输入 ui 为上一级的的输出， ui1 输入 +15V ， ui2 输入 -15V ，（1 ）当 R9 、R13 取 10K ，R10 取 5K，R11 取 5K 时，经计算，可得 u0 为 +10V ；（2 ）当 R9 、R13 取 5K，R10 取 5K

6、，R11 取 2.1K 时，经计算，可得 u0 为-10V 。因此电路中可设 R13 =10K ，电位器 R10 、 R11 取 10K ， R9 取 10K 。welcome精品四、总原理图及元器件清单1总原理图电路如图：2元件清单表 4元器件清单元件型号及主要参数序号1 10V/1.5W 稳压管2 二极管 1N41483 单运放 LM3184 电位器 10k 数量2 个2 个3 个4 个welcome精品5电位器 20k 1 个6500 、100 电阻各 1个710 k 、5 k 、1 k 电阻各 1 个8瓷片电容 1F各 1个五、仿真调试与分析5.1.1锯齿波发生器主要有迟滞比较器和RC

7、 充放电电路组成。比较器属于信号处理的一种，他的作用是将输入信号的电平进行比较，然后把比较的结果输出。 实验采用的迟滞比较器的特点是： 单输入增大及减少时， 两种情况下的门限电压不相等，传输特性呈现出“滞回”曲线的形状，迟滞比较器电路如图a 所示：当 u I<-U T，u N <u P，因而 uo=+U Z ，所以 u P=+U T。u I>+U T， uo=-U Z。当 u I>+U T， u N >u P，因而 uo=-U Z ，所以 u P=-U T。u I <-U T，uo=+U Z。welcome精品可见， uo 从+ UZ 跃变为 - UZ 和

8、uo 从- UZ 跃变为 + U Z 的阈值电压是不同的，电压传输特性如图 (b) 所示。RC 充放电电路：由于集成运放的同相输入端通过R接地， u N =u P=0 ，为“虚地”。电路中电容 C 的电流等于流过电阻R 的电流输出电压与电容上电压的关系为u o =-u c而电容上电压等于其电流的积分，故在求解 t 1 到 t 2 时间段的积分值时式中为积分起始时刻的输出电压，即积分运算的起始值，积分的终值是 t 2 时刻的输出电压。当 uI 为常量时，输出电压welcome精品在求解 t 1 到 t 2 时间段的积分值时式中为积分起始时刻的输出电压，即积分运算的起始值，积分的终值是 t 2 时

9、刻的输出电压。当 uI 为常量时，输出电压当输入为方波时， 则输出电压波为三角波。 若改变占空比， 即能得到我们所要的锯齿波波形。welcome精品5.1.2直流偏置由设计要求知，要输出± 10V 直流偏置，利用求和运算电路，调节合适的阻值，就可得到偏置的效果，因此选择多个直流电压输入，达到求和的目的。5.2整体电路工作原理根据交流电变成直流电的原理，该设计问题按先后顺序可分为锯齿波发生器（比较器、积分器）、直流偏置（同向求和）电路，其流程图如图1 所示。welcome精品图1流程图5.3 整机电路性能分析本次设计对迟滞比较器的门限电压进行了估算,给出了迟滞比较器的传输特性曲线 ,分析了锯齿波发生器的工作原理 ,推导了锯齿波的幅度及振荡周期的计算公式，所设计的以集成运放电路的非线形应用为核心的幅