方波、三角波波形发生器课程设计资料.docVIP

方波、三角波发生器 摘要 在模拟电子技术当中，我们会见到各种类型的波形，除了常见的正弦波之外，还有别的各种非正弦波，这些类型各异的波形，广泛应用于模拟电子技术的各个领域。在模拟电子电路中，各种非正弦波，如矩形波、三角波、锯齿波、阶梯波等，在各种驱动电路及信号处理电路中广泛应用。波形发生器是一种常用的信号源，广泛的运用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可以设计一个能变换出三角波、方波的函数波形发生器。本文利用产生一个可调频和调幅的方波信号，通过此信号来产生三角波。 1 设计题目 3 2 设计任务和要求 3 3 整体电路设计 4 4 仿真及仿真结果 9 5 PCB板的绘制 11 6 误差分析 12 7 总结 13 8 心得体会 13 1 设计题目 方波、三角波发生器 2 设计任务和要求 要求设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。 3 整体电路设计 1）信号发生器信号发生器又称信号源或振荡器按信号波形可分为、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波振荡RC振荡电路，比较器和积分电路RC振荡电路比较器积分电路 2）整体电路框图： 为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，比较器 方波产生电路根据本实验的设计比较器时将产生幅值约为12V的方波电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。upun时工作在正饱和区，而当unup时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压uin小于某一负值电压时，输出电压uo= -UZ；当输入电压uin大于某一电压时，uo= +UZ。运算放大器在两个饱和区翻转时up=un=0，由此可确定出翻转时的输入电压。up用uin和uo表示，有 根据翻转条件，令上式右方为零，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4所示。设输入电压初始值小于-Uth，此时uo= -UZ ；增大uin，当uin=Uth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，减小uin ，当uin= -Uth时，运放则开始进入负饱和区。 图3 滞回电压比较器 图4 滞回电压比较器的直流传递特性 如果给图3所示电路输入三角波电压，其幅值大于Uth ，设t = 0时，uo= -UZ ，其输出波形如图5所示。可见，输出为方波。 图5 输入为三角波时滞回电压比较器的输出波形 b）．方波—三角波发生电路 给图3所示的滞回电压比较器级联一积分电路，再将积分器的输出作为比较器的输入，如图6所示。由于积分电路可将方波变为三角波，而比较器的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，图6电路的输出电压uo1为方波，uo2为三角波，如图7所示。 图6 方波—三角波发生电路 下面分析其振荡周期。积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半，由积分器关系式 或 注意到，故，振荡频率则为 图7方波—三角波发生电路的输出波形 c）元器件选择 1）)通用型集成单运放LM???电路所用的运放选用LM324N,LM324N的管脚图如图所示，其特点是电压适应范围较宽，可在±5～±18V范围内选用；具有很高的输入共模、差模电压，电压范围分别为±15V和±30V；内含频率补偿和过载、短路保护电路；可通过外接电位器进行调零 波形发生器用到得脚位为2.3.4.6.7 脚位2：INV.INPUT 脚位3：NON-INV.INPUT 脚位4: V- 脚位6：OUTPUT 脚位7：V+ LM324N管脚分布 2））稳压二极管 双稳压二极管的稳定电压根据方波幅值选取，由设计要求可取12伏特的稳压二极管,本次试验采用的1N4742A稳压二极