正弦波方波三角波發(fā)生電路模擬電子技術(shù)課程設(shè)計

1、 蘇州科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告課設(shè)名稱 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 學(xué)生姓名 吳森林 學(xué)號 1220108107 同組姓名 陳康 學(xué)號 1220108108 專業(yè)班級 電科1211 指導(dǎo)老師 葉曉燕 設(shè)計一個正弦波-方波-三角波發(fā)生電路 （1）正弦波-方波-三角波的頻率在100HZ20KHZ范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；（2）正弦波-方波的輸出信號幅值為6V。三角波輸出信號幅值為02V連續(xù)可調(diào)（3）正弦波失真度g 5%一 設(shè)計實驗?zāi)康模?）掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法（2）掌握模擬IC器件的應(yīng)用（3）驗中出現(xiàn)的正常或不正?，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨立解決調(diào)試中所發(fā)生的問題（6）學(xué)會撰寫課程設(shè)計報告（7）

2、培養(yǎng)實事求是，嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴肅的工作作風(fēng)（8）培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的能力（9）完成一個實際的電子產(chǎn)品；進一步提高分析問題、解決問題的能力二 設(shè)計原理（*）用分立元件設(shè)計。1.1 原理框圖（1） 電路系統(tǒng)設(shè)計：一，正弦波發(fā)生器：（一）、根據(jù)已知條件和設(shè)計要求，計算和確定元件參數(shù)。并在實驗電路板上搭接電路，檢查無誤后接通電源，進行調(diào)試。（二）、調(diào)節(jié)反饋電阻R4，使電路起振且波形失真最小，并觀察電阻R4的變化對輸出波形Vo的影響。（三）、測量和調(diào)節(jié)參數(shù)，改變振蕩頻率，直至滿足設(shè)計要求為止。測量頻率的方法很多。如直接測量法（頻率計，TDS系列數(shù)字示波器均可）；測周期計算頻率法，以及應(yīng)用李

3、沙育圖形法等等。測量時要求觀測并記錄運放反相、同相端電壓VN、VP和輸出電壓Vo波形的幅值與相位關(guān)系，測出f0,算出Avf與Fv二，方波三角波發(fā)生器：（1）、根據(jù)已知條件和設(shè)計要求，計算和確定元件參數(shù)。并在實驗電路板上搭接電路，檢查無誤后接通電源，進行調(diào)試。（2）、先后用雙蹤示波器同時觀察簡單的方波三角波產(chǎn)生電路輸出電壓Vc、Vo的波形，及常見的方波三角波產(chǎn)生電路輸出電壓Vo1、Vo2的波形，分別記錄其幅值、周期以及他們相互之間的相位關(guān)系。（3）、調(diào)節(jié)積分電阻R（或改變積分電容C），使振蕩頻率滿足設(shè)計要求，調(diào)節(jié)R1/R2的比值，使三角波的幅值滿足設(shè)計要求。（2） 電路功能框圖：一，正弦波發(fā)生器

4、：二，方波三角波發(fā)生器：(3)元器件與參數(shù)設(shè)計： （一），正弦波：（A）參數(shù)的確定及元件的選取A、確定R、C的值 根據(jù)設(shè)計所需求的振蕩頻率fo，由式子RC=1/(2fo)先確定RC之積。B、選擇集成運算放大器 振蕩電路中使用的集成運算放大器除要求輸入電阻高、輸出電阻低外，最主要的是運算放大器的增益-寬帶積應(yīng)滿足GBW>3foC、選擇阻容元件 選擇阻容元件時，應(yīng)注意選擇穩(wěn)定性較好的電阻和電容，否則將影響頻率的穩(wěn)定性。此外，還應(yīng)對RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的元件進行選配，使電路中的電阻電容分別相等。（B）、數(shù)據(jù)處理根據(jù)電路圖設(shè)計模塊選取元件參數(shù)分別為：Ra=10k、Rb=R4+R3、R1=10k、R2=

5、10k、R3=10k、R4為可調(diào)電阻；C1=0.01uF、C2=0.01uF。（二）方波三角波：（A）參數(shù)的確定與元件的選取A、選擇集成運算放大器由于方波的前后沿與用作開關(guān)器件的A的轉(zhuǎn)換速率S有關(guān)，因此當(dāng)輸出方波的重復(fù)頻率較高時。集成運算放大器A應(yīng)選用高速運算放大器，一般要求選用通用型運放即可。B、選擇穩(wěn)壓二極管D穩(wěn)壓二極管D的作用是限制和確定方波的幅度。因此要根據(jù)設(shè)計的要求方波幅度來進行選擇穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓V。此外，方波幅度和寬度的對稱性也與穩(wěn)壓管的對稱性有關(guān)，為了得到對稱的方波輸出，通常應(yīng)選用高精度的雙向穩(wěn)壓二極管（如2DW7型）。R為穩(wěn)壓管的限流電阻，其值由所選用的穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流決定。

6、C，確定正反饋回路電阻R與R如上面電路圖中所示。R與R的比值均決定了運算放大器A或A的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電平，也就是決定了三角波的輸出幅度。因此根據(jù)設(shè)計所要求的三角波輸出幅度，由以上可以確定R與R的阻值。D,確定積分時間常數(shù)RC積分元件R、C的參數(shù)值應(yīng)根據(jù)方波和三角波所要求的重復(fù)頻率來確定。當(dāng)正反饋回路電阻R、R的阻值確定后，再選取電容C值，求得R。（B）數(shù)據(jù)的處理簡單的方波三角波產(chǎn)生電路根據(jù)電路圖設(shè)計模塊選取元件參數(shù)分別為R1=10K、R2=20K、R3=1K、R為可調(diào)電阻、Dz為Vz=6V的穩(wěn)壓管。（3）電路圖與器材清單表正弦波發(fā)生器的主要元器件：集成運算放大器 1片1/4W金屬膜電阻 10k、20

7、k若干可調(diào)電阻 1k一只瓷片電容 2只二極管 2只方波三角波發(fā)生器的主要元器件：集成運算放大器      12片1/4W金屬膜電阻     10k、20k若干可調(diào)電阻        1k  1只瓷片電容      1只穩(wěn)壓二極管      2只(*)也可以用函數(shù)發(fā)生器設(shè)計函數(shù)發(fā)生器的總方案 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。

8、根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號函數(shù)發(fā)生器S101全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊8038)。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計方法。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計方法，本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下

9、所示：由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。 三 實驗所用電路 調(diào)節(jié)方波脈沖寬度 調(diào)節(jié)正弦波失真程度 調(diào)節(jié)方波電壓大小 調(diào)節(jié)反饋電路的放大倍數(shù)四 實驗結(jié)果 1.正弦波-方波-三角波的頻率在28.6HZ28.6KHZ范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；對應(yīng)的28.6HZ時,對應(yīng)的電容大小為1uf；對應(yīng)的28.6KHZ時,對應(yīng)的

10、電容大小為0.01uf 2.方波的輸出幅值為6V；正弦波的一級輸出幅值為2.8V,二級輸出幅值為3.6V；三角波峰值在04V內(nèi)連續(xù)可調(diào) 3.正弦波失真度一 討論1.實驗中發(fā)生的問題(1) 我們由一級電路得到的方波峰峰值達到24V左右,后通過分壓電路得到所需要的方波電壓峰值為6V(2) 正弦波也可以通過負反饋電路適當(dāng)放大用555計時器設(shè)計（1）電路系統(tǒng)設(shè)計：（介紹電路的設(shè)計思路與系統(tǒng)分類）函數(shù)發(fā)生器主要由555芯片、LM358N兩大主要模塊電路構(gòu)成。由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定

11、，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。（2）電路功能框圖：（電路功能各部分組成。）（3）元器件與參數(shù)設(shè)計：（元器件的選擇、主要元器件的性能介紹、元器件參數(shù)設(shè)計。） a.雙運算放大器（4） 電路圖與器材清單表LM358芯片               1 電阻  R8=R9 22k&#

12、160;   2           R1 1k        1           R2 62k       1         

13、60; R3 100       1           R4=R5=R6=10k  3 可調(diào)電阻 A  20k         1           R10 100k 

14、;      1 電容     C3=470nF       1   C4=C5=10nF     2  可調(diào)電容 A=B=20nF       2  直流電源 Vcc=6v         1  555電路板               1  接地線 （5） 電路仿真：（電路仿真的軟件、電路仿真的效果設(shè)計、電路仿真圖、實際效果情況。）總電路圖：正弦波方波三角波電路原理圖 運行結(jié)果：總結(jié):利用555電路完成相應(yīng)的三種波形的轉(zhuǎn)換，具有一定頻率的方波轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的正弦和三角！但對三角波和正弦波的失真率不能有充分的保證！幅值也不能達到相