模拟电子技术课程设计 锯齿波发生器

模拟电子技术课程设计模拟电子技术课程设计题目：锯齿波发生器

锯齿波发生器摘要本设计要求

在控制开关的作用下，；具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能：

输出电压幅度在±10V的范围内可调，线性要求主要选用集成运放实现；总体方案设计提示：锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，要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。电路的总体方案框图如下

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，如果电容的充放电（正反向积分）时间常数不相等，也就是当积分电路的正向积分时间常数远大于反向积分常数，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上升和下降的斜率就不一样，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。

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。关键词：放大电路RC反馈电路集成运放电路目录TOC\o"1-1"\h\z\t"标题2,2,标题3,3,初标2,2,2级,2,3级,3"第1章绪论 11.1设计背景 11.2设计的目的和要求 11.2.1设计目的 11.2.2设计要求 1第2章方案设计 32.1重要设计元件 32.1.1电容、滑动变阻器 32.1.2信号源 32.2方案的比较 3第3章电路设计 53.1电路原理图 53.2锯齿波发生器电路特点 53.2.1锯齿波发生器优点 53.2.2锯齿波发生器器缺点 5第4章产生锯齿波设计 64.1电路图 64.2示波器波形图 6结论 8参考文献 9

第1章绪论设计背景及意义锯齿波发生器是运用相关器件组合而产生的电路，其中一个非常重要的部件就是集成运算放大器，以及由集成运算放大器组成的滞回比较器、积分器。用集成运放实现的电路结构简单，调整方便。如果在三角波发生电路中,有意识地使积分电路充电和放电的时间常数相差悬殊,则在积分电路的输出端即可得到锯齿波信号。要实现幅度可调,则需将控制输出电压幅度的相应参数设置成可调参数即可。

器件与单元电路的介绍：集成运算放大器，滞回比较器，积分电路，反向比例运算电路，555定时器。加强学生对电子技术专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、电路设计、资料文献查阅、运用相关标准与规范、电路仿真等方面的能力:为毕业设计(论文)奠定良好的基础。1.2设计的目的和要求1.2.1设计目的电子技术课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：

使学生进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力。

使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和设计能力。熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。1.2.2设计要求1.周期要求如上图所示2.锯齿波峰值>10W第2章方案设计2.1重要设计元件2.1.1电容、滑动变阻器电容作用：电路设计过程中,要用电容来进行滤波.有时要用电解电容,有时要陶瓷电容.有时两种均要用到.

电解电容与陶瓷电容一般用在IC的电源与地之间,起滤波作用，陶瓷电容单独使用去耦作用。

电解电容在电路中的作用:

（1）滤波作用：为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容.由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。（2）耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合.为了防止信号中低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。滑动变阻器作用：通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流的大小和方向，从而改变与之串联的导体（用电器）两端的电压。在连接滑动变阻器时，要求：“一上一下，重点在下”，金属杆和电阻丝各用一个接线柱；实际连接应根据要求选择电阻丝的两个接线柱。滑动变阻器在电路中可以作限流器用，也可以作分压器用。2.1.2信号源电脑声卡或板载声卡输出电压峰峰值为2V（峰峰值就是输出电压的正波峰与负波峰的差值），输出电压有效值为0.707V。一般的CD/VCD/MP3/MP4/DVD机的音频输出电压为500mv-1000mv。

所以仿真电路中的信号源设置为700Mv,尽可能的符号实际信号的要求。2.2方案的比较方案一：锯齿波发生器

主要有迟滞比较器和

RC

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。

设计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。

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）、

可调放大电路、

直流偏置（同向求和）

电路，

其流程图如图

1

所示。

由运放

N1

组成的电路是滞回性的比较器，

输出矩形波，

运放

N2组成一个积分器，

输出锯齿波。

方案二：该电路连接分为两部分:

第一部分为矩形波产生电路;第二部分为锯齿波产生电路。矩形波产生电路:用三个与非门通过RC反馈电路产生稳定的方波,通过调节RC的值可以调节方波的周期;第三个与非门输出端通过电阻和电容与第四个与非门的输入端连接，

当第三个与非门输出端为高电平时,通过两电阻并联对电容充电，充电时间取决于并联电阻.与电容的阻值,由于放电回路时间常数大于充电时间常数,所以电容.放电时间较长，降低到第四个与非门输入低电平门限电压的时间长，因此改变可以改变电容的充放电时间,从而调节第四个与非门输出的矩形波的占空比。后面第二部分为锯齿波产生电路，要使电容的充电电压为线性度良好的直线，由公式得，电容的充电电流为恒值，得到线性度非常好的锯齿波。方案选取:本设计选用了方案二使用，由于方案二使用性强，更加贴合此次设计电路设计之初我设计的电路是近似线性,

当与非门4输出为低电平时，9013截止，电源经R5对电容C3充电，由于RC的值较大,大于积分时间，线性度良好,但是当我扩大电路的占空比,输出波形的上升趋向曲线，

因为要保证电容的充电电压为线性度良好的直线,由公式得，电容的充电电流为恒值。所以我最初的设计得到的实际结果是-种近似，在原理上不能得到完全显性的锯齿波。这点指导老师明确对我的要求,

对我电路设计的原理提出更高的要求。所以我改变设计方案,采用电测老师在课堂上讲解的自举电路产生锯齿波,我先理解理论基础知识,知道在自举电路中能保持电容上的充电电流不变,就达到了我课程设计的设计要求。

第3章电路设计3.1电路原理图该电路连接分为两部分:

第一部分为矩形波产生电路;第二部分为锯齿波产生电路。矩形波产生电路:用三个与非门通过RC反馈电路产生稳定的方波,通过调节RC的值可以调节方波的周期;第三个与非门输出端通过电阻和电容与第四个与非门的输入端连接，

当第三个与非门输出端为高电平时,通过两电阻并联对电容充电，充电时间取决于并联电阻.与电容的阻值,由于放电回路时间常数大于充电时间常数,所以电容.放电时间较长，降低到第四个与非门输入低电平门限电压的时间长，因此改变可以改变电容的充放电时间,从而调节第四个与非门输出的矩形波的占空比。后面第二部分为锯齿波产生电路，要使电容的充电电压为线性度良好的直线，由公式得，电容的充电电流为恒值，得到线性度非常好的锯齿波。如下图所示3.2锯齿波发生电路特点锯齿波是常见的波形之一。标准锯齿波的波形先呈直线上升，随后陡落，再上升，再陡落，如此反复。是一种非正弦波。3.2.1锯齿波发生电路优点锯齿波给人的视觉通感通常是亮红或亮黄色。在著名的音乐动画Animusic中，锯齿波被描绘成纯红色可以旋转的激光束，很贴切地体现了锯齿波富有穿透力的特点。3.2.2锯齿波发生电路缺点三极管发射极直接连到负载电阻上，若静态工作点失调或电路内元器件损坏，将造成一个较大的电流长时间流过负载，造成电路损坏。实际使用的电路中常常在负载回路接入熔断丝作为保护措施。

第4章电路仿真调试4.1电路图三个与非门通过RC反馈电路产生稳定的方波,通过调节R1与C1可以调节方波的周期，由公式T=2.2RC

,选取R、C的值,如电路图中所示,第三个与非门输出端通过电阻和电容与第四个与非门的输入端连接,当与非门3输出端为高电平时,

通过电阻并联对电容充电,充电时间取决于与非门3高电平的时间,

当与非门3输出端跳转为低电平时，电容只通过R3电阻形成放电回路，由于放电回路时间常数大于充电时间常数,所以电容放电时间较长，降低到与非门4输入低电平门限电压的时间长，调节R4的值就可以调节电容C2的充电电压,从而改变与非门4输出端跳转时间。因此通过改变R4的电阻值可以改变电容的充放电时间,从而调节与非门4输出的矩形波的占空比在设计室连接时我把这两部分分开连接并测试,最后将两部分分开连接并测试,得到最终的锯齿波波形。主要原因是这样连接电路较简单，出现问题可以及时查找原因进行改正。连接过程中第一部分,调节RC的值,得周期为5ms。第二部分调节过程出现的问题主要是:锯齿波的线性度和幅值问题,在老师的指导下,我采用自举电路产生线性度好的锯齿波,在保证线性度非常好的前提下适当调节R7使锯齿波峰值大于10V。4.2示波器波形图后面第二部分为锯齿波产生电路，要使电容的充电电压为线性度良好的直线，由公式得，电容的充电电流为恒值，即可得,得到线性度非常好的锯齿波。电路图如下所示。

结论此次设计过程共分为四部分:电路的设计,设计制作,设计调试，总结报告。通过本次的电子测量课程设计,我掌握了Multisim

仿真软件及PROTEL的应用,

该软件为我工程类学生提供了很好的实际验证的平台,将我平时理论学习到的知识应用到实践当中去。亲身体会学习了模块化的设计理念,由于电路的复杂性,我很难一次性将电路功能实现出来,整体-次性连接电路的弊端还体现在无法确定错误出现在那个部分,模块化之后,

确保每个模块功能完善的前提下整合出所需要的整体电路,各个模块的功能相对的简单,这样一个过程就将复杂的问题转化为一个一个问题,逐步得到解决。整个过程中,

我的动手能力得到了很大的提高,本次的课程设计电路复杂,功能多,我在确定仿真正确的前提下,运用平时我设计锻炼的设计能力,将整个电路分模块搭接出来,逐步完善功能。在应用面包板的工程中,我明白了合理的布局对整个电路连接的重要性,然后是运用万用表的蜂鸣档确定各个导线之间的连接。只有做好每一小步才能取得整体电路的成功。我觉得最重要的收获是老师对我原理上提出的要求,

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.个设计在原理上没有达到要求,所得到的结果是不能保证质量的,

我的设计必须要在原理上正确无误，这对我以后的学习和工作是个极大的借鉴。最后感谢学院给我提供这次课程设计的条件,感谢老师

在我课程设计工程中给予我的帮助和指导。参考文献[1]王海