锯齿波信号发生器课程设计报告.doc

PAGE 锯齿波信号发生器的设计 技术指标要求： 频率f=500Hz，Vp-p=10V。 该课题的内容： （一）原理结构说明 一、滞回比较器 ＋－AR1R2R3uooDZuIo 在单限比较器中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，R都将引起输出电压的跃变， ＋ － A R1 R2 R3 uoo DZ uIo uo uoo UZ UZ -UT +UT ± ±UZ (a)电路 (b)电压传输特性 UZR1+R2uP?R1从集成运放输出端的限幅电路可以看出，uo UZ R1+R2 uP ? R1 UZR1+R2±UT???R1根据 UZ R1+R2 ±UT ??? R1 当uI-UT，uNuP，因而uo=+UZ，所以uP=+UT。uI+UT，uo=-UZ。 当uI+UT，uNuP，因而uo=-UZ，所以uP=-UT。uI-UT，uo=+UZ。 可见，uo从+UZ跃变为-UZ和uo从-UZ跃变为+UZ的阈值电压是不同的，电压传输特性如图(b)所示。 在我们所设计的锯齿波发生器中，滞回比较器由运放U1和电阻Rb,R1,R4所组成。 通过由稳压管D1,D2和限流电阻R3构成的输出限幅电路，从而输出方波波形。 其中调节电阻Rb,R1可改变锯齿波的幅值和一定范围的频率。调节滞回比较器的稳幅输出D1,D2值，可调整方波输出幅值，可改变积分时间，从而在一定范围内改变锯齿波的频率。 二、积分电路 如图所示的积分运算电路中，由于集成运放的同相输入端通过R’接地，uN=uP=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 uo=-uc 而电容上电压等于其电流的积分，故 在求解t1到t2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t2时刻的输出电压。 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。 在我们所设计的锯齿波中，积分电路由运放U2和电阻R2，电容C1所构成。调节R2,C1可以改变频率，从而得到我们所要的效果。 三、充放电控制电路 充放电控制电路为正反向二极管和电位器的组合，使得充、放电时间不同，即可得到占空比可调的波形发生器。 在我们所设计的锯齿波中，通过调节电位器Rw来调整充放电时间常数，从而实现左锯齿波发生器和右锯齿波发生器。 四、运算放大器和uA741的原理功能以及应用 uA741通用高增益运算通用放大器,早些年最常用的运放之一.应用非常广泛,?双列直插8脚或圆筒8脚封装。工作电压±22V,差分电压±30V,输入电压±18V,允许功耗500mW.其管脚与OP07（超低失调精密运放）完全一样，可以代换的其他运放有uA741,uA709,LM301,LM308, LF356,OP07，op37,max427等， uA74通用放大器,性能不是很好,但满足一般需求。 下面给出这一系列产品的引脚图 uA741芯片引脚和工作说明：1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源 8空脚 op07,uA741引脚图 内部结构说明： (1)集成电路分为输入级、偏置电路、中间级和输出级。 输入级：提供与输出端成同相关系和反向关系的两个输入端。往往是一个双端输入的高性能差分放大电路。 偏置电路：提供各级静态工作电流。 中间级：提供较高的电压放大倍数。多采用共射（共源）放大倍数。 输出级：提供一定的电压和电流放大倍数。多采用互补输出电路。 (2)内部电阻三极管等器件分布结构。 T8、T9组成的镜像电流源为差动输入级提供偏置电流。 T1和T2、T3、T4管组成共集共基复合差动输入电路。 T5、T6和T7及R1、R2、R3组成具有基极补偿作用的镜像电流源，作为差动输入级的有源负载，可以提高输入级的增益。 T12、R5、T11构成主偏置电路。 T10和T11、R4构成微电流源，通过T8、T9组成的镜像电流源为差动输入级提供偏置电流。 T13集电极有源负载。 T16和T17、R6、R7组成中间电压放大级，T16和T17是复合管，其输入电阻很高，对前级影响小。 T14和T12组成互补对称输出级，T18，T19和R8为其提供静态偏置以克服交越失真。T15、R9保护T14管在正相电流过大时不致烧坏。T21、T22、T23、T24管和R10保护T20.，在反相电流过大时不致烧坏。