1、设计题目 正弦波方波三角波产生电路 电子信息工程 082 姓名： XXX 学号 :XXXXXXX 目录 1 设计的目的及任务 （ 3） 1 1 课程设计的目的（ 3） 1 2 课程设计的任务与要求（ 3） 1 3 课程设计的技术指标（ 3） 2 总体电路设方案 （ 4） 2.1 正弦波发生电路的工作原理 （ 4） 2.2 正弦波转 换方波电路的工作原理 （ 5） 2.3 方波转换成三角波电路的工作原理 （ 7） 2.4 总电路图 （ 8） 3单元电路设计 （ 9） 3.1 正弦波发生电路的设计 （ 9） 3.2 正弦波转换方波电路的设计 （ 10） 3.3 方波转换成三角波电路的设计 （ 12
2、） 4 电路调试或仿真 （ 14） 4 1 电路仿真 （ 14） 4 2 调试方法与调试过程 （ 12） 5 收获体会 （ 15） 6 参考文献 （ 16） - 2 - 一 设计的目的及任务 1 1 课程设计的目的： 1掌握电子系统的一般设计方法 2掌握模拟 IC 器件的应用 3培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4 掌握常用元器件的识别和测试 5熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 1 2 课程设计任务与要求： 1.设计一个能产生正弦波、方波、三角波信号发生器， 2能同时输出一定频率一定幅度的 3种波形：正弦波、和三角波； 3可以用 12V 或 15V 直流稳压电源供电； 1 3 课程设计
3、的技术指标： 1设计、组装、调试函数发生器 2输出波形：正弦波、方波、三角波； 3频率范围 ：在 10 10000Hz 范围内可调 ； 4输出电压：方波 U 24V， 三角波 U 8V，正弦波 U 1V。 - 3 - 二 总体电路设方案 2.1 正弦波发生电路的工作原理 : 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。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，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
4、波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，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。 正弦波振荡电路的组成判断及分类： （ 1） 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。 （ 2） 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。 （ 3） 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。 （ 4） 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。 判断电路是否振荡。方法是： （ 1）是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产生振荡 （
5、2）放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否合适； （ 3） 是否满足幅度条件 正弦波振荡电路检验，若： (1) 则不可能振荡； (2) 振荡，但输出波形明显失真； (3) 产生振荡。振荡稳定后 。此种情况起振容易，振荡稳定，输出波形的失真小 分类： 按选频网络的元件类型，把正先振荡电路分为： RC 正弦波振荡电路； LC 正弦波振荡电路；石英晶体正弦波振荡电路。 - 4 - RC 正弦波振荡电路 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。它的电路图如图（ 1）所示： 它的起振条件为： 。它的振荡
6、频率为： 它主要用于低频振荡。要想产生更高频率的正弦信号，一般采用 LC 正弦波振荡电路。它的振 荡频率为： 。石英振荡器的特点是其振荡频率特别稳定，它常用于振荡频率高度稳定的的场合。 图（ 1） 2.2 正弦波转换方波电路的工作原理 : 在单限比较器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是 外部干扰。因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。而滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定的抗干扰能- 5 - 力。从反向输入端输人的滞回比较器电路如图 1a 所示，滞回比较器电路中引人了正反馈。从集成运放输出端的限幅电路可
7、以看出， UO UZ。集成运放反相输人端电位 UP UI 同相输入端电位 令 UN=UP 求出的 uI就是阀值电压，因此得出 输出电压在输人电压 u，等于阀值电压时是如何变化的呢？假设 uI+UT，那么 UN 一定大于 uP，因而 UO -UZ，所以uP -UT。只有当输人电压 UI 减小到 -UT，再减小一个无穷小量时，输出电压 UO 才会从 -UT 跃变为 +UT。可见， UO 从 +UT 跃变为 -UT 和从 -UT 跃变为 +UT 的阀值电压是不同的，电压传输特性如图 b)所不。 从电压传输特性上可以看出，当 -UT uI +UT 时， UO 可能是 -UT，也可能是 +UT。如果 u
8、I 是从小于 -UT，的值逐渐增大到 -UTuI+UT，那么- 6 - UO 应为 +UT；如果 uI 从大于 +UT 的值逐渐减小到 -UTuI+UT，那么应为 -UT。曲线具有方向性，如图 b)所示。 实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压 UO 才为 UZ。 UO 在从 +UT 变为 -UT 或从 -UT 变为 +UT 的过程中，随着 uI 的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比较器中引人了正反馈，加快了 UO 的转换速度。例如，当 UO +UZ、uP=+UT 时，只要 uI略大于 +UT 足以引起 UO 的下降，即会产生如下的正反
9、馈过程： UO 的下降导致 uP 下降，而 UP 的下降又使得 UO 进一步下降，反馈的结果使 UO 迅速变为 UT，从而获得较为理想的电压传输特性。 本电路中该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线如下图所示： 正弦波传输特性 2.3 方波转换成三角波电路的工作原理： - 7 - 当输入信号为方波时，其输出信号为三角波，电路波形图如下： 2.4 总电路图 - 8 - 三 单元电路设计 3.1 正弦波发生电路的设计 本电路中采用 RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，其电路图如下所示 RC 桥式正弦振 荡电路 该电路 Rf 回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1BH6
10、2，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。 此时输出电压系数为 Au=1+(Rf+rd)/R1 RC 振荡的频率为： f0=1/(2 RC) 该电路中 R=51K C=10nF f0=1/(2*3.14*51000*10-8) 312Hz T=1/f0=1/312=3.2*10-3S=3.2ms - 9 - 用 Multisim10.0 对电路进行仿真得到下图 仿真波形从图中可得出产生的正弦波最大值 Umax=13.000V; T=799.220us 4=3196.88us 3.2ms. F0=1/T=312Hz. 仿真得出的数据与理论计算一样，电路正确。 3.2 正弦波转换方波电路的设计 本电路中采用滞回电压比较器将正弦波转成方波，其电路原理如下图所示 - 10 - 滞回电压比较器电路原理图 滞回电压比较器原理前 面有描述，此处不赘述。 本电路中用到的稳压管为 1N5759A，其稳压电压为 1.7V 电路中阈值电压为： UT1=R2R1R2UREF-2R1R 1RUZ UT2= R2R1R2 UREF+ 2R1R 1R UZ 本电路中 UREF=0，所以 UT1=- 2R1R 1R UZ UT2= 2R1R 1R UZ
