方波三角波發(fā)生電路的設(shè)計及仿真

1、長春理工大學(xué)國家級電工電子實驗教學(xué)示范中心學(xué)生實驗報告一一學(xué)年第學(xué)期實驗課程實驗地點學(xué)院專業(yè)學(xué)號姓名實驗項目方波三角波發(fā)生電路的設(shè)計及仿真實驗時間實驗臺號預(yù)習(xí)成績報告成績一、實驗?zāi)康膔學(xué)習(xí)用集成運算放大器構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生電路的設(shè)計方法。2、學(xué)習(xí)方波和三角波發(fā)生電路主要性能指標的測試方法。二、實驗原理1. 方波和三角波發(fā)生電路型式的選擇由集成運放構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生器的電路型式較多，但通常它們均由滯回比較器和積分電 路組成。按積分電路的不同，又可分為兩種類型：一類是由普通RC積分電路和滯回比較器所組成, 另一類由恒流充放電的積分電路和滯回比較器所組成。簡單的方波和三角波發(fā)生電路如圖34所

2、示。其特點是線路簡單，但性能較差，尤英是三角波 的線性度很差.負載能力不強匚該電路主要用作方波發(fā)生器，當(dāng)對三角波要求不髙時.也可選用這 種電路。更常用的三角波和方波發(fā)生電路是由集成運放組成的積分器與滯回比較辭組成，如圖32所示。 由于采用了由集成運放組成的積分器，電容C始終處在恒流充、放電狀態(tài)，使三角波和方波的性能 大為改善，不僅能得到線性度較理想的三角波，而且也便于調(diào)右振蕩頻率和幅度。O方波的輸出幅度10由穩(wěn)壓管Q決泄，方波經(jīng)積分器積分后得到三角波，因此三角波輸出的幅值（峰值）為： 。三、預(yù)習(xí)內(nèi)容1復(fù)習(xí)教材中有關(guān)方波和三角波發(fā)生電路的內(nèi)容：2、按下列要求設(shè)計一個用兩級集成運放構(gòu)成的方波和三角

3、波發(fā)生電路：（1）振蕩頻率范圍:500HzlkHz；（2）方波輸出電壓幅度：Vom=±6V：（3）三角波峰值調(diào)節(jié)范圍:Voml=2-4V：（4）集成運放采用"741。四、實驗內(nèi)容1仿真分析觀察方波輸出端和三角波輸出端的電壓波形；2. .測量方波的幅值V°m、頻率產(chǎn)。及頻率調(diào)節(jié)范圍。3. 測量三角波的幅值及其調(diào)右范囤。注意觀察在調(diào)節(jié)過程中波形的變化，并分析其原因。4. 仿真分析運放組成的滯回比較器的電壓傳輸特性。五、實驗步驟電路中元件的選擇及參數(shù)的確左（1）集成運算放大器的選擇由于方波的前后沿時間與滯回比較器的轉(zhuǎn)換速率有關(guān)，當(dāng)方波頻率較髙（幾十千赫以上）或?qū)?方波前

4、、后沿要求較髙時，應(yīng)選擇髙速集成運算放大器來組成滯回比較器。（2）穩(wěn)壓管的選擇穩(wěn)壓管的作用是限制和確左方波的幅值，此外方波振幅和寬度的對稱性也與穩(wěn)壓管的對稱性有 關(guān)，為了得到穩(wěn)左而且對稱的方波輸岀，通常都選用髙精度雙向穩(wěn)壓二極管，如2DW7. &是穩(wěn)壓 管的限流電阻，其值根據(jù)所用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電流來確定。（3）分壓電阻&和R2阻值的確泄R】和R2的作用是提供一個隨輸岀方波電壓而變化的基準電壓，并由此決左三角波的輸岀幅度。 所以Ri和R2的阻值應(yīng)根據(jù)三角波輸出幅度的要求來確左。已知Vz=6V,若要求三角波的雌值為 Voml=3V,若取REOkQ,則R2=20kQ.當(dāng)要求三角波的幅值

5、可以調(diào)節(jié)時,備和心則可以用電位器 來代替。（4）積分元件R和C參數(shù)的確定R和C的值應(yīng)根據(jù)方波和三角波發(fā)生器的振蕩頻率人來確左。當(dāng)分壓電阻R】和R2的阻值確左 后，先選擇電容C的值，然后確定R的阻值。對于圖3.3所示電路，為了減小積分漂移，應(yīng)盡量將電容C取大些。但是電容量大的電容，漏 電也大，因此通常積分電容應(yīng)不超過1疔。3. 方波和三角波發(fā)生電路的調(diào)試方法 方波和三角波發(fā)生電路的調(diào)試，應(yīng)使其輸出電壓幅值和振蕩頻率均能滿足設(shè)計要求。為此可用示波 器測量方波和三角波的頻率和幅值。調(diào)整電阻R的阻值，可以改變振蕩頻率/o：調(diào)整電阻R】和R2 的阻值，可以改變?nèi)遣ǖ妮敵龇取⒖嫉妮斎刖W(wǎng)單文件如下：A

6、 drvieR412500R14810KR28120KR391100DZ1110DMODDZ20 10DMODVCC 50 DC 12VEE 60 DC -12XI02564UA741X280569UA741Cl 24 1U.MODEL DMOD D IS=2E-14 RS=3 BV=4.85 IBV=1UA.LIBEVAL.UB*V4401*.DCV4-550.01*.DCV45-50.01.TRAN5US12MS.PROBE.END運行.TRAN語句，可獲得:Tire圖3-3輸出方波電壓波形圖34 輸出三角波電壓波形輸出三角波電壓波形 參考的輸入網(wǎng)單文件如下：A drvieR4 12500

7、R14810KR2 8120KR3 91100DZ1 110 DMODDZ20 10 DMODVCC5 0 DC 12VEE60 DC -12XI0256 4LM324X280 56 9LM324C1241U.MODELDMODD IS=2E-14 RS=3BV二 4.85IBV=1UA.LIB EVAL.UB*V4 401*.DC V4550.01*.DC V45-50.01.TRAN5US12MS.PROBE.END因為LM324具有電源電壓范圍寬的特點，所以T變小了減小了頻率的調(diào)右范【悅2、R3的作用是什么?增大其值是否可以？R3是穩(wěn)壓管的限流電阻，R3的阻值是由穩(wěn)壓管Dz來確定的.所以可以根據(jù)Dz的情況來增大。arm10V'（-2： 90）2.71（6?-10V-I1111''_''-3.00T-2.«T-2.96V2.鉀？-2.9ZV-2.9CTT-2.88?-2.86V-2.847-2.8ZV-2.80V口 VV43、測得的信號頻率與理論值進行比較？f的測量值f'二1/T二1kHz,理論值f'二1kHz, f二f',所以測得的信號頻率與理論值相同。4、測出電壓比較器的門限值？并與理論計算值比較。測量的電壓比較器的門限值為V上=6. 0097V, V下二-6.0096Y,理論值為V上二