方波三角波發(fā)生電路的設計及仿真

1、方波三角波發(fā)生電路的設計及仿真長春理工大學國家級電工電子實驗教學示范中心學生實驗報告 2015 2016 學年 第 一 學期實驗課程 模擬電子技術實驗教程 實驗地點 東1-404 學 院 電子信息工程 專 業(yè) 電子信息工程 學 號 8 姓 名 徐維鍵 實驗項目方波三角波發(fā)生電路的設計及仿真實驗時間2015年12月10日實驗臺號C14預習成績報告成績一、實驗目的 1、學習用集成運算放大器構成的方波和三角波發(fā)生電路的設計方法。 2、學習方波和三角波發(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

2、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3-1所示。其特點是線路簡單，但性能較差，尤其是三角波的線性度很差，負載能力不強。該電路主要用作方波發(fā)生器，當對三角波要求不高時，也可選用這種電路。圖3-1 簡單的方波和三角波發(fā)生電路 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器組成，如圖3-2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，而且也便于調節(jié)振蕩頻率和幅度

3、。 圖3-2 方波和三角波發(fā)生電路分析圖3-2電路可知，方波和三角波的振蕩頻率相同，其值為：。方波的輸出幅度由穩(wěn)壓管Dz決定，方波經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、預習內容1、復習教材中有關方波和三角波發(fā)生電路的內容；2、按下列要求設計一個用兩級集成運放構成的方波和三角波發(fā)生電路；（1）振蕩頻率范圍：500Hz1kHz；（2）方波輸出電壓幅度：Vom=±6V；（3）三角波峰值調節(jié)范圍：Vom1=24V；（4）集成運放采用A741。四、實驗內容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Vom、頻率fo及頻率調節(jié)范圍。3測量三角波

4、的幅值Vom及其調節(jié)范圍。注意觀察在調節(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)的確定（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換速率有關，當方波頻率較高（幾十千赫以上）或對方波前、后沿要求較高時，應選擇高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定方波的幅值，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，為了得到穩(wěn)定而且對稱的方波輸出，通常都選用高精度雙向穩(wěn)壓二極管，如2DW7。R3是穩(wěn)壓管的限流電阻，其值根據所用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電流來確定。（3）分壓電阻R1和R2阻

5、值的確定R1和R2的作用是提供一個隨輸出方波電壓而變化的基準電壓，并由此決定三角波的輸出幅度。所以R1和R2的阻值應根據三角波輸出幅度的要求來確定。已知VZ=6V，若要求三角波的峰值為Vom1=3V，若取 R1=10k，則R2=20k。當要求三角波的幅值可以調節(jié)時，R1和R2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的值應根據方波和三角波發(fā)生器的振蕩頻率fo來確定。當分壓電阻R1和R2的阻值確定后，先選擇電容C的值，然后確定R的阻值。對于圖所示電路，為了減小積分漂移，應盡量將電容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不超過lF。3方波和三角波發(fā)生電路的調試方

6、法方波和三角波發(fā)生電路的調試，應使其輸出電壓幅值和振蕩頻率均能滿足設計要求。為此可用示波器測量方波和三角波的頻率和幅值。調整電阻R的阻值，可以改變振蕩頻率fo；調整電阻R1和R2的阻值，可以改變三角波的輸出幅度。參考的輸入網單文件如下：A drvieR412500R1 4 8 10KR2 8 1 20KR3 9 1 100DZ11 10 DMODDZ2 0 10 DMODVCC 5 0 DC 12VEE 6 0 DC -12X1 0 2 5 6 4 UA741X2 8 0 5 6 9 UA741 C1 2 4 1U.MODEL DMOD D IS=2E-14 RS=3 BV= IBV=1UA.

7、LIB *V4 4 0 1*.DC V4 -5 5 *.DC V4 5 -5 .TRAN 5US12MS .PROBE.END1、運行.TRAN語句，可獲得： 圖3-3 輸出方波電壓波形 圖3-4 輸出三角波電壓波形2、運行.DC 語句, 可獲得：（1）運行第1個.DC 語句（2）運行第2個.DC 語句 圖3-5 滯回比較器的電壓傳輸特性。六、思考題 1、運放采用LM324（高速運放）后會對波形產生什么影響，你能否用仿真波形說明？ 輸出方波電壓波形 輸出三角波電壓波形參考的輸入網單文件如下：A drvieR412500R1 4 8 10KR2 8 1 20KR3 9 1 100DZ11 10

8、DMODDZ2 0 10 DMODVCC 5 0 DC 12VEE 6 0 DC -12X1 0 2 5 6 4 LM324X2 8 0 5 6 9 LM324 C1 2 4 1U.MODEL DMOD D IS=2E-14 RS=3 BV= IBV=1UA.LIB *V4 4 0 1*.DC V4 -5 5 *.DC V4 5 -5 .TRAN 5US12MS .PROBE.END因為LM324具有電源電壓范圍寬的特點，所以T變小了，減小了頻率的調節(jié)范圍。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Dz的情況來增大。3、測得的信號頻率與理論值進行比較？f的測量值f'=1/T=1kHz，理論值f'=1kHz，f=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=，V下=，理