正弦波-方波-三角波产生电路

1、模拟电子技术课程设计报告一、设计课题：设计正弦波-方波-三角波产生电路，满足以下要求：正弦波-方波-三角波的频率在100HZ20KHZ范围内连续可调；正弦波-方波的输出信号幅值为6V，三角波输出信号幅值为02V连续可调；正弦波失真度 M5%二、课程设计目的：巩固所学的相关理论知识；实践所掌握的电子制作技能；会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试，进一步完善理论设 计；通过查阅手册和文献资料，熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选 用元器件的原则；学会撰写课程设计报告；培养实事求是，严谨的工作态度和严肃的工作作风。.三、电路方案与系统、参数设计电路系统设计及功能框图设计要求为实现

2、正弦波-方波-三角波之间的转换。正弦波可以通过文氏桥 RC振荡电路产生。正弦波通过滞回比较器可以转换成方波，方波通过一个积分 电路可以转换成三角波，三角波的幅值要求可调。各个芯片的电源可用土 12V直 流电源提供。单元电路设计正弦波发生器实验原理常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏 桥正弦波振荡电路。串并联网络在此作为选频和反馈网络。产生正弦振荡的条件正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般 在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。接入正反馈 是产生振荡的首

3、要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要 保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特 性。振荡频率与起振条件f =振荡频率：02 RC起振条件：F = 1AF 1当f二f0时，3由振荡条件知：，所以起振条件为:1 3 同相比例运放的电压放大倍数为：人广1+ R，即要R 2R4正弦波产生电路一般包括：放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路个部分。放大电路:保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实 现自由控制。RC串并联选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波 振荡。正反馈网络：引入正反馈，使

4、放大电路的输入信号等于其反馈信号。稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。在回路中串联二个并联的 1BH62 二极管可实现自动稳幅，加入二极管是通过改变运放的放大倍数实现稳幅 的。运放的输出电压超过一定幅值时，此时用比例运放倍数会减小，输出电压下 降。从而达到电压稳幅的目的。正弦波发生器仿真电路图R1：F?1i说ka1k1BHG2.SumR212VUTAVDDX5C19%LM324AJIMF1.05& kHz正弦波一方波转换器实验原理电路组成：如图1电压比较器电路中双稳压管用于输出电压限幅，r3起限流作用，r2和 R构成正反馈，运算放大器当Up Un时工作在正饱和区，而当Un U

5、p时1工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压U小于某一负值电压时，输出电 j压U=-U；当输入电压Uj大于某一电压时，U+Uz。又由于“虚断”、“虚短”ozUn 0 ,由此可确定出翻转时的输入电压。Up用Uj和Uo表示，有rr_ U + _ U_, +RR,2,rR2R 2 i + R r U o = U = 0R + RoUi 得此时的输入电压Uth称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图2所示。设输入电压 初始值小于-U比，此时Uo= -Uz；增大Uj,当Ui=U,时，运放输出状态翻转，进入 正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区 始进入负饱和区。th减小Uj，当Uj=-Uth

6、时，运放则开正弦波一方波转换仿真电路图II1湫口VCC12VLJ1Ar ：tr iR2IR5VAIhQ6.25 3 V 5.737 y IL 986 V时fil23.407ms ms 4+4.444 leR31#4甜口D1SI+ _L I专仔 229S3T2ri-vw4.5kDLM324AJLM324AJ方波一三角波转换器实验原理积分运算电路故:Uo=-Uc 由积分运算电路如上图，由于“虚地”，U-=0,于“虚断”，ijic,U*二icR 得=U = - J i dt =c C c1RCJ udtt=RC （积分时间常数）由上式可知，利用积分电路可以实现方波 三角波的波形变换。方波一三角波转换

7、仿真电路图元器件与参数设计:LM324内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合 于电源电压范围很宽的单电源使用， 也适用于双电源工作模式，在推荐的工 作条件下，电源 电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流 增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合等。RC正弦波振荡电路的参数设计根据设计要求输出波形频率范围为100Hz20kHz且连续可调，正弦波幅值为6V，根据气=2RC，取C=10nf，解之可得，R的取值范围、，因此RC选频网络 用两个600Q的固定电阻、R11，两个158K电位器RR12和两个10nf的电容C C2组成串并联网络。对于电压幅值6

8、V，可以通过的电阻和1K的电阻R4调节而 得到。在回路中串联二个并联的1BH62二极管可实现自动稳幅。方波电路的参数设计根据设计要求方波幅值为6V,选择的稳压二极管可选用稳压管IN5759A，其稳压电压为土17V，另加一阻值为的用于限流，两个10K电阻、R6构成正 反馈，选择的稳压二极管可选用稳压管IN5759A。三角波电路的参数设计由于是方波一三角波转换电路，因此在第三个LM324AD的输出端加上个限流 阻 R =10K 根据设计要求 三角波的峰一峰值为2V 根据U =- U (t -1 )+ U (t ) I阻R 10K, 根据设计要求角波的J峰 峰值为2V，4根据 o z 10 o 0，

9、8取R8为10K的电阻，R10为20K的电位器，积分电路中C3=，补偿电阻R9可选取10K， 以保证集成运放输入级差分放大电路的对称性。总电路图与器材清单表1BH62XFC1K81DlkQVCCXDA1TH&口口口 口元件类型元件序号主要参数数量运算放大器LM324电压增益高约100dB3电容C1,C2,C310nf,10nf,3电位器R1，R12158K2R1020K1R2,R11600Q2固定电阻R3,R4,R7,1K,3R5,R6,R8,R910K4二极管1BH62/2稳压管IN5759A稳压电压为17V1总电路仿真结果TL tz aT2ri通道_D通道一日5.736 V5.736 V

10、.0 V通道工 -5l-B1 V -5,电V a.oao v通道_c1.345 V 1.345 V 0.000 V时间503.626 ms503.625 ms0.000 sI反向I保存IGNI迥O r四、设计总结（1）设计过程中所遇问题（已解决）理论计算所得的R、C值无法达成所要求的频率条件根据理论计算，取C=10nf，可得R的取值范围、，可使正弦波频率从100HZ 至20KHz连续可调，而实际设计过程中，经过调试，RC选频网络选用两个600Q 的固定电阻R、R，两个158K电位器R、R和两个10nf的电容C、C组成串并21111212联网络，使频率从、可调，达到设计要求。正弦波幅值条件无法达到根据起振条件RF 2R4，开始所设计电路中，R32R4，无法达到所要求的幅 值条件，经分析讨论，起振条件中的Rf应包括及二极管阻值，经反复调试得 到R3=Q，使正弦波幅值为6V（PP值约为12V）。（2）设计过程中所遇问题（未解决）正弦波20KHz时幅值不达标根据理论计算及调试，使正弦波幅值为6V，但当正弦波频率升至20KHz时， 其幅值显著减小，经反复调试仍未解决。方波、三角波高频时失真严重高频时方波波形近似三角波，而三角