幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器

1、遼寧工業(yè)大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)'課程設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間:2013.7.1 2013.7.12題目：幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器專業(yè)班級(jí): 學(xué) 號(hào): 學(xué)生姓名:（簽字）指導(dǎo)教師:£ 4診劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）院（系）：課程設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語學(xué)生姓名教研室:專業(yè)班級(jí)幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)任務(wù)：1. 現(xiàn)設(shè)計(jì)并制作能產(chǎn)生鋸齒波波形信號(hào)輸出的函數(shù)發(fā)生器。2. 設(shè)計(jì)電路所需的直流穩(wěn)壓電源。 功能要求：1. 輸出的波形工作頻率范圍0.02Hz1kHz連續(xù)可調(diào)2. 方波幅值± 10V。3. 波峰峰值20V;各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)。 設(shè)計(jì)要求：（ 論 文

2、） 任 務(wù)1 .分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、 指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對(duì)各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、 結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件 的來源，敲定可行方案。3 .設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元 電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。4. 組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號(hào)的流向, 采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。平時(shí):總成績(jī):論文質(zhì)量:答辯:指導(dǎo)教師簽字:#注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%以百分制計(jì)算本科生課程設(shè)計(jì)

3、（論文）在我們?nèi)粘Ｉ钪?，以及一些科學(xué)研究中，鋸齒波是常用的基本測(cè)試信號(hào)。 在無線電通信，測(cè)量，自動(dòng)化控制等技術(shù)領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用著各種類型的信號(hào)發(fā)生 器此外，如在示波器、電視機(jī)等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以利用 熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。例如，要在示波器熒光屏 上不失真地觀察到被測(cè)信號(hào)波形，要求在水平偏轉(zhuǎn)板加上隨時(shí)間作線性變化的電 壓一一鋸齒波電壓，使電子束沿水平方向勻速搜索熒光屏。而電視機(jī)中顯像管熒 光屏上的光點(diǎn)，是靠磁場(chǎng)變化進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的，所以需要要用鋸齒波電流來控制。因 此鋸齒波發(fā)生器是我們?cè)趯W(xué)習(xí)，科學(xué)研究等方面不可缺少的工具。關(guān)鍵字：鋸齒波發(fā)生器；直流穩(wěn)壓電源

4、;遲滯比較器。III第1章 幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)方案論證1.11.21.31.4幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器的應(yīng)用意義 幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)方案論證 總體設(shè)計(jì)方案框圖第2章幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器各單元電路設(shè)計(jì)2.1遲滯比較器電路設(shè)計(jì) 2.2積分器電路設(shè)計(jì) 2.3直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)與分析第3章幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器整體電路設(shè)計(jì)3.1整體電路圖及工作原理3.2電路參數(shù)計(jì)算3.3整機(jī)電路性能分析.第4章設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)10附錄I總體電路圖11附錄II元器件清單12本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第1章幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)方案論證1.1幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器的應(yīng)

5、用意義人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代，信息社會(huì)的發(fā)展離不開電子產(chǎn)品的發(fā)展。鋸 齒波和正弦波、三角波是常用的基本測(cè)試信號(hào)。此外，如在示波器、電視機(jī)等儀 器中，為了使電子按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn) 生器作為時(shí)基電路。例如，要在示波器熒光屏上不失真地觀察到被測(cè)信號(hào)波形， 要求在水平偏轉(zhuǎn)板加上隨時(shí)間作線性變化的電壓一一鋸齒波電壓，使電子束沿水 平方向均勻搜索熒光屏。而電視機(jī)顯像管熒光屏上的光點(diǎn)，是靠磁場(chǎng)變化進(jìn)行偏 轉(zhuǎn)的，所以需要用鋸齒波電流來控制。因此，鋸齒波在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用。由 于不同的電子產(chǎn)品可能需要不同頻率及幅度的鋸齒波，設(shè)計(jì)可調(diào)電阻就會(huì)得到與 它匹配的波形，從而使得

6、它能正常工作，使它的工作效率達(dá)到最高。1.2幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)要求：分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用 環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案， 繪制結(jié)構(gòu)框圖。確定合理的總體方案。 對(duì)各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、成本的高低及制作的難易 等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w 方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。組成系統(tǒng)。在一定幅 面的圖紙上合理布局，通常是按信號(hào)的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路， 并標(biāo)出必要的說明。功能要求：輸出的波形工作頻率范圍0.02Hz1kHz

7、連續(xù)可調(diào); 方波幅值± 10V。波峰峰值20V;各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)。1.3設(shè)計(jì)方案論證方案（一）設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路，可以直接對(duì)其進(jìn)行調(diào)頻調(diào)幅。這種電路的性能好， 而且使用能力強(qiáng)，工作范圍大。但是這種電路大多采用集成元件，成本較高。 并且它的工藝要求較高，焊接等技術(shù)要求都很高。因此不易選擇此設(shè)計(jì)方案。方案（二），并且器件價(jià)格便宜。因此本次設(shè)計(jì)選擇此方案。設(shè)計(jì)一個(gè)鋸齒波發(fā)生器和一個(gè)穩(wěn)壓源。鋸齒波發(fā)生電路需要同相輸入遲 滯比較器和充放電時(shí)間常數(shù)不等的積分器構(gòu)成。這種設(shè)計(jì)基于電路簡(jiǎn)單，性 能較為良好，器件選擇靈活1.4總體設(shè)計(jì)方案框圖直流穩(wěn)壓電源屮遲滯比較器圖1.1總體設(shè)計(jì)框圖第2章幅

8、度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器各單元電路設(shè)計(jì)2.1遲滯比較器電路設(shè)計(jì)遲滯比較器是一個(gè)具有遲滯回環(huán)特性的比較器。圖2.1所示為反相輸入遲滯比較器原理電路，它是在反相輸入單門限電壓比較器的基礎(chǔ)上引入了正反饋網(wǎng)絡(luò)。 由于正反饋?zhàn)饔?，這種比較器的門限電壓是隨輸出電壓的變化而改變的。它的靈 敏度低一些，但抗干擾能力卻大大提高了圖2.1反向輸入比較器32.2積分器電路設(shè)計(jì)積分電路時(shí)一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號(hào)運(yùn)算電路，它是組成模擬計(jì)算機(jī)的 基本單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微分方程的模擬。同時(shí)，積分電路也是控制和測(cè)量系統(tǒng)中 常用的重要單元，利用其充放電過程可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)、定時(shí)以及各種波形的產(chǎn)生。電路組成如圖2.2,根據(jù)理想運(yùn)放工作

9、在線型區(qū)時(shí)“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn) 可知：電路的輸出電壓與電容兩端的電壓成正比，而電路的輸入電壓與流過電容 的電容成正比。圖2.2積分電路由于集成運(yùn)放的反相輸入端“虛地”，故輸出電壓等于輸入電壓可見輸出電壓 與電容兩端電壓成正比。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2.3直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)與分析直流穩(wěn)壓電源是提供直流電壓的電源設(shè)備，由電源變壓器，整流，濾波，和 穩(wěn)壓電路四部分組成，圖示為由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路圖，其整 流部分為單相橋式整流電路，濾波部分為電容濾波電路，穩(wěn)壓部分為串聯(lián)穩(wěn)壓電 路.對(duì)輸入電壓的要求，輸入電壓的選取原則是，在最壞的條件下仍能保證調(diào)整 管處于放大狀態(tài)，不能飽和.對(duì)調(diào)整

10、管的要求，晶體管的額定電流Icm應(yīng)大于輸出 電流.晶體管的耐壓應(yīng)高于輸入電壓，晶體管的最大允許耗散功率應(yīng)大于調(diào)整管集 電極最大功率。1）電源變壓器將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷海话愦渭?jí)電壓 u2較小。2）整流電路將變壓器次級(jí)交流電壓u2變成單向的直流電壓u3,它包含直流成份和許多諧 波分量。3）濾波電路濾除脈動(dòng)電壓u3中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓 u4。該電壓往往隨 電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化而變化。4）穩(wěn)壓電路它能在電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化時(shí)，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流 穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標(biāo)。直流穩(wěn)壓電源如下圖所示，則 "n

11、I - I .卯#三|平八2 5屮電路中T1、R1、Dz1為穩(wěn)壓電源的啟動(dòng)電路，當(dāng)輸入電壓為一定時(shí)，且高于 Dz2的穩(wěn)定電壓Vz2時(shí)，穩(wěn)壓管兩端電壓Vz2使T1導(dǎo)通，整個(gè)電路進(jìn)入正常工作 狀態(tài)。輸出電壓的最大電壓和最小電壓分別為R3+ R4 W0F" j =X = Krg/f4 k mI + ”/f- + RA .900仏£二 一 w =9FRA+R, 21600因此，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為9至18V,符合本實(shí)驗(yàn)要求。如圖2.3:mJ BcweawjrniEQ ：: 05丄血：Q2 ：Bes4eBWftSlOkO 230080T ?<T _j33d-<1-；1：u

12、F：:QI2tt2905ADIu:RP. .口 舞Of!OPAMP 3T BASIC2 - - -3000TKey-A50%134XlHM60iR3'<3mQ圖2.3直流穩(wěn)壓電源電路5第3章 幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器整體電路設(shè)計(jì)3.1整體電路圖及工作原理1 .電路組成圖3.1所示為一個(gè)鋸齒波發(fā)生電路。圖中集成運(yùn)放U1i組成遲滯比較器；二極管V、VD2和電位器Raw,使積分電路的充放電回路分開，故 A2組成充放電時(shí) 間常數(shù)不等的積分電路。調(diào)節(jié)電位器 Rw滑動(dòng)端的位置，使Rw1遠(yuǎn)小于Rw2，則電 容放電的時(shí)間常數(shù)將比充電的時(shí)間常數(shù)小得多，于是放電過程很快，而充電過程 很慢，即可得鋸齒

13、波。遲滯比較器輸出的矩形波加在積分電路的反相輸入端，而 積分電路輸出的鋸齒波又接到遲滯比較器的同相輸入端，控制遲滯比較器輸出端 的狀態(tài)發(fā)生跳變，從而在A2的輸出端得到周期性的鋸齒波。圖3.1鋸齒波發(fā)生電路2.整體電路本科生課程設(shè)計(jì)（論文）假設(shè)初始時(shí)刻滯回比較器輸出端為高電平，而且假設(shè)積分電容上的初始電壓 為零。由于Ai同相輸入端的電壓U +同時(shí)與Uoi和Uo有關(guān)，根據(jù)疊加原理，可得:RlUo1+ R2 UR4+R2R4+R2則此時(shí)U+也為高電平。 間往負(fù)方向線性增長(zhǎng)， 輸出端將發(fā)生跳變，使但當(dāng)Uoi=+ Uz時(shí)，積分電路的輸出電壓 Uo將隨著時(shí) U+隨之減小，當(dāng)減小至U + =U_=0時(shí)，滯回

14、比較器的 Uoi= -Uz，同時(shí)U+將跳變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)值。以后，積分U+也隨之增大，當(dāng)增大至Uoi= + Uz,同時(shí) U +電路的輸出電壓將隨著時(shí)間往正方向線性增長(zhǎng)，U+=u_ = o時(shí)，滯回比較器的輸出端再次發(fā)生跳變，使 也跳變?yōu)橐粋€(gè)正值。然后重復(fù)以上過程，于是可得滯回比較器的輸出電壓 Uo1 為矩形波，而由于積分電路的充放電時(shí)間不等，故積分電路輸出電壓為鋸齒 波。如圖3.3所示：7i "劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9邇違BEkT. TrsgQ81間 -1,005 msmVT1 ±婦T2 N +-I rs-Ti時(shí)I司殆ifi追A比例t匕聊 pT VQv5畳 fof teSI Yi

15、T JMc I e/A I A?B I AC I迪道B-7 '比例 I lO mVE1 "立& |or AC o rSc -囂笈=5?妙圖3.3鋸齒波波形3.2電路參數(shù)計(jì)算門限電壓的估算:Vp 仁v1-Rw2（ vi-vo1考慮到電路翻轉(zhuǎn)時(shí)，有由于vo1 = ±vz，由上式，可分別求出上、下門限電壓和門限寬度為/ (Rw2+R5vn 1=vp1=0,即得 V仁vTH=vo1 (Rw2/R5vT+=VZR1/R5VT=VZRw2/R5HA VT=VT+-VT-=2VZRW2/R53.3整機(jī)電路性能分析本次所設(shè)計(jì)的幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器可實(shí)現(xiàn)輸出的波形工作頻

16、率范圍0.02Hz1kHz連續(xù)可調(diào)；方波幅值± 10V;波峰峰值20V;各種輸出波形幅值均 連續(xù)可調(diào)。基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第4章設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)經(jīng)過反復(fù)論證最終敲定這種方案。翻閱大量論文、書刊，在老師指 導(dǎo)下，順利完成。所設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單完整，器件參數(shù)給定，性能較好。但還缺少 實(shí)際調(diào)試，具體應(yīng)用能力有待考核。由于設(shè)計(jì)者能力有限，及時(shí)間倉促，出現(xiàn)的 問題還是很多。以后的設(shè)計(jì)中會(huì)積極更正。兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)， 也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在 這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)模具的能力

17、以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體 會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和 薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。我從這次的設(shè)計(jì)中還感受到堅(jiān)持的重要性。做事情不能輕言談放棄，雖然過 程不順利，與想象中相去甚遠(yuǎn)。但是只要我們能堅(jiān)持，朝著自己既定的目標(biāo)前進(jìn), 就一定會(huì)走到終點(diǎn)。一點(diǎn)小小的挫折實(shí)際上是在為最后的美景做鋪墊，當(dāng)我們守 得云開見月明的時(shí)候，就會(huì)發(fā)現(xiàn)沿途的曲折其實(shí)是在考驗(yàn)我們的目標(biāo)是否堅(jiān)定。 堅(jiān)持下來，我們會(huì)收獲豐碩的果實(shí)。13123478參考文獻(xiàn)198&童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版），高等教育出版社， 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，1988。陳大欽，電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，高等教育出版社，2000。楊素行，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程（第二版），高等教育出版社，1997 譚博學(xué)，集成電路原理及應(yīng)用。電子工業(yè)出版社。2004卜益民。模擬電子技術(shù)。北京郵電大學(xué)出版社。2003 孫余剴，模擬集成電路基礎(chǔ)與應(yīng)用。電子工業(yè)出版社。2005 胡宴如，模擬電子技術(shù)（第二版）高等教育出版社2006附錄I總體電路圖11LI31519