[基于运算放大器的三角波发生器.docx

河南城建学院《模拟电子技术》课程设计任务书题目：基于运算放大器的三角波发生器学院（系）：年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 河南城建学院课程设计（论文）任务书院（系）：电气与信息工程学院 自动化 学 号学生姓名专业（班级）设计题目基于运算放大器的三角波发生器设计技术参数利用运算放大器产生幅值和频率单独可调的三角波，其中最大幅值为2.5V，频率范围在100到1000Hz。设计要求1：完成题目的理论设计模型；2：给出系统原理图、关键器件的参数及设计依据；3：完成电路的multisim仿真；工作量1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果）；2：提交一份电路原理图；工作计划周一上午到周二上午，教室内做理论设计；周二下午到周五上午，自己有计算机的同学在教室内做multisim仿真，没有计算机的同学到实验室进行电路仿真；周五下午，教室内整理设计材料、准备撰写设计说明书参考资料1:基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计；2：模拟电子技术；3：电路理论；4：数字电子技术；指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2013年6月28日目 录第一章 设计的意义4第二章 设计原理5一、方波的产生5根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压7二、三角波的产生8第三章 仿真图结果分析10第四章 课程设计结论12第五章 心得体会12参考文献13第一章 设计的意义人们在认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。　波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。波形函数信号发生器广泛地应用于各种场所。函数信号发生器应用范围广阔，测量，控制，通信、广播、电视系统中，常常需要频率可变和幅度可调的信号发生器。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。函数信号发生器，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫，在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。而我设计的三角波发生器原理为：通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，可组成矩形波信号发生器，然后经过积分电路产生三角波的输出。其优点是制作成本低，电路简单，使用方便，频率和幅值可调，具有实际的应用价值。此外，对于电气专业的学生，对函数信号发生器的设计，仿真，制作已成为最基本的一种技能，也是一个很好的锻炼机会，是一种综合能力的锻炼，它涉及基本的电路原理知识，仿真软件的使用，以及电路的搭建，既考验基础知识的掌握，又锻练动手能力。故此次课程设计具有非凡的意义。第二章 设计原理产生方波、三角波的方案有多种，根据所学知识及设计要求，本次设计主要采用比较器和积分器同时产生方波和三角波，其中电压比较器产生方波，对其输出波形进行一次积分产生三角波。采用直流电压信号与积分电路相连，从而改变三角波和方波的频率。该电路的优点是十分明显的：1、线性良好，稳定性好；2、频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便的连续的改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；3、三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。电压比较电路产生方波积分电路产生三角波一、方波的产生方波的产生有很多种方法，而用运算放大器的非线性应用——电压比较器，是一种产生方波的最简单的电路之一。如图所示，是在单门限电压比较器的基础上加上部分正反馈构成的迟滞电压比较器，其中D1、D2为双向稳压管。图中双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，R1和R1构成正反馈，运算放大器当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