基于LM324的方波三角波正弦波發(fā)生器含原理圖

1、I演接林電子科孩人考GUILINUNIVERSITYOFELECTRONICTECHNOLOGY課程設(shè)計（論文）說明書題目：方波、三角波、正弦波發(fā)生器院（系）：專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：職稱：2012年12月5日摘要本文通過介紹一種電路的連接，實現(xiàn)函數(shù)發(fā)生器的基本功能。將其接入電源，并通過在顯示器上觀察波形及數(shù)據(jù)，得到結(jié)果。電壓比較器實現(xiàn)方波的輸由，又連接積分器得到三角波，并通過差分放大器電路得到正弦波，得到想要的信號。NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能過快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證。憑借NIMultisim，你可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利

2、用0工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。本設(shè)計就是利用Multisim軟件進行電路圖的繪制并進行仿真。關(guān)鍵詞：電源、波形、比較器、積分器、MultisimAbstractThispaperintroducesacircuitconnection,toachievethebasicfunctionsoffunctiongenerator.Theiraccesstopower,andthroughthedisplayofwaveformanddata,andgettheresult.Avoltagecomparatortoachieveasquarewaveoutput,inturnconnec

3、tedintegratortrianglewave,andthroughthetrianglewave-sinewaveconversioncircuittoseethesinewave,thedesiredsignal.NIMultisimsoftwarecombinesintuitivecaptureandpowerfulsimulation,anquickly,easily,efficientlyforcircuitdesignandverification.WithNIMultisim,youcanimmediatelycreateacompletecomponentlibraryci

4、rcuitdiagram,andtheuseof0industrystandardSPICEsimulatortomimiccircuitbehavior.ThisdesignistheuseofMultisimsoftwareincircuitdiagramandcarryoutsimulationKeywords:power,waveform,comparator,anintegrator,aconvertercircuit,Multisim1設(shè)計任務(wù)11.1 電路設(shè)計任務(wù)11.2 電路設(shè)計要求12正弦波、方波發(fā)生器的組成12.1 原理框圖12.2 原理分析12.3 放大器功能及管腳圖23

5、系統(tǒng)中各模塊設(shè)計23.1 方波-三角波-正弦波23.1.1 方波形仿真圖43.1.2 三角波仿真電路圖以及仿真圖43.1.3 正弦波仿真圖63.1.4 實驗設(shè)計電路圖63.1.5 實驗電路PCB圖73.1.6 參數(shù)設(shè)計73.2 元器件型號94電路調(diào)試104.1 安裝正弦波、方波發(fā)生器134.2 調(diào)試正弦波、方波發(fā)生器134.3 調(diào)試結(jié)果展示134.3.1 方波實驗波形圖114.3.2 三角波實驗波形圖114.3.3 正弦波實驗波形圖124.3.4 實際電路圖及實物圖展示124.4 性能指標(biāo)測量與誤差分析135實驗總結(jié)13謝辭、參考文獻(xiàn)14一設(shè)計任務(wù)1.1 任務(wù)設(shè)計制作一個方波-三角波-正弦波發(fā)

6、生器。1.2 要求輸曲波形頻率范圍為0.02Hz20kHz且連續(xù)可調(diào);正弦波幅值為土2V;方波幅值為2V;可調(diào)。三角波峰-峰值為2V,占空比二方波-三角波-正弦波發(fā)生器的組成2.1 原理框圖2.2 原理分析函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生方波、三角波、正弦波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。產(chǎn)生方波、三角波、正波，再通過方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過差分放大器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。弦波的方案有多種，本課題介紹先產(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。由R、C振蕩電路、比較器產(chǎn)生方波，再通過方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過差分放大器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。LM324系列運算放大器是價格便宜

7、的帶差動輸入功能的四運算放大器，可工作在單電源下，電壓范圍是3.0V-32V或+16V.典型值為12V,本設(shè)計采用典型值。2.3 放大器功能裝管腳圖腳連接圖出輸3入4入輸3出輸輸11C22出入V入出輸輸輸輸（俯視圖）LM324弓腳圖（管腳圖）三系統(tǒng)中各模塊設(shè)計3.1 方波-三角波-正弦波由模電知識我們知道，將一組矩形波經(jīng)積分電路會得到良好的三角波，所以本設(shè)計采用前置矩形波發(fā)生電路，然后對所得到的矩形波進行積分電路積分，最后輸由三角波。矩形波發(fā)生電路實際是由一個滯回比較器和一個RC充放電回路組成，如圖一所示。E匚圖：電路仿真原理圖其中R1、R10與集成運放組成滯回比較器，電阻R4和電容C組成充放

8、電回路，穩(wěn)壓管D3D4和電阻R3的作用是鉗位，將滯回比較器輸由電壓穩(wěn)定在正負(fù)Uz。在方波發(fā)生電路中，利用二極管的單項導(dǎo)電性是電容正向和反向充電的通路不同，從而使它們時間常數(shù)不同，即可以改變輸由電壓的占空比，再經(jīng)過積分就可以得到占空比可調(diào)的三角波，如圖所示，圖中電位器和兩個二極管的作用是將電容和放電的回路分開，調(diào)節(jié)充電和放電兩個時間常數(shù)的比例。如果將電位器向下滑動，則充電時間常數(shù)減小，放電時間常數(shù)增大，于是輸由端為高電平的時間縮短，低電平的時間增長。將上述的矩形波發(fā)生電路的輸由端與積分電路的輸入端連接即可得到占空比可調(diào)的的三角波發(fā)生電路。3.1.1 下圖為方波仿真圖:將方波發(fā)生電路和積分電路連接

9、起來就可以將方波轉(zhuǎn)換為占空比可調(diào)的三角波。3.1.2三角波仿真電路圖以及得由的三角波形仿真圖3.1.3正弦波波形仿真圖實驗設(shè)計電路圖及實驗PCB電路圖:3.1.6參數(shù)設(shè)計(1)輸由幅度由圖可知，穩(wěn)壓管兩端電壓為UZ,積分電路的輸由電壓Uo往正方向線性增長，此時U也隨著增長，當(dāng)增長至U+=U=0時，滯回比較器的輸由電壓Ubi發(fā)生跳變，而發(fā)生跳變時的UO值是使三角波的最大值Um。將條件Ubi=-Uz,U+=0和U0=U0m代入下式可得：_RiR20二R1+R2(-Uz)+R1+R2Uom可解的三角波的輸生幅度為_R10m=R2Uz(2)占空比當(dāng)忽略二極管的導(dǎo)通電阻時經(jīng)分析可知:2R1Ti=(R6+

10、Ri0)Cln(1+-R2)2R1T2=(R6+R)Cln(1+)R2輸曲波形的震蕩周期為:T=Ti+E=(2R6+R)Cln(12R1+)R2)占空比為:D=T1R6+R10T=2R6+R8取R1=R2=1K限流電阻R3=5K輸曲波形的震蕩周期為：T=Ti+T2=(2R6+R)Cln(1+2R1R2當(dāng)0.02hzF20hz時，取C1=1uf,R4=0.01K,R5為100K3.2元器件型號采用下圖所示電路，其中運算放大器A1和A2用LM324,穩(wěn)壓管用IN4735,因為，輸曲波形幅度有電位器R7調(diào)節(jié)，所以可使供電電源VCC=12V,VEE=-12V四電路調(diào)試4.1 安裝方波-三角波-正弦波發(fā)

11、生器電路1 .把一塊LM324集成塊插入面包板，注意布局；2 .分別把各電阻放入適當(dāng)位置，還要注意阻值的大小;3 .按圖接線，注意直流源的正負(fù)及接地端。4.2 調(diào)試方波-三角波-正弦波發(fā)生器電路1 .接入電源后，用示波器進行雙蹤觀察；2 .調(diào)節(jié)R7,使三角波的幅值滿足指標(biāo)要求；3 .調(diào)節(jié)R5,微調(diào)波形的頻率；4 .觀察示波器，使各指標(biāo)達(dá)到；注意：電路先產(chǎn)生方波，經(jīng)過積分電路再產(chǎn)生三角波，所以可以先安裝方波發(fā)生器，再安裝積分電路，需要注意的是，安裝電位器之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計值，否則可能會不起振。安裝電位器的時候要注意三個管腳的接入。調(diào)節(jié)電位器R5可以調(diào)節(jié)三角波的占空比，雖然頻率會同時改變，但

12、改變的不大。微調(diào)R5時輸由頻率在對應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。調(diào)節(jié)R7可以調(diào)節(jié)輸曲波的幅值，使三角波的幅度滿足設(shè)計指標(biāo)要求。經(jīng)面包板調(diào)試沒有問題后在用DXP2008畫好PCB再把電路板做由來，安裝、調(diào)試、測試及記錄數(shù)據(jù)等等即可。5 .3調(diào)試結(jié)果展示4.3.1圖1為方波結(jié)果展示4.3.2圖2是三角波結(jié)果展示4.3.3圖3是正弦波結(jié)果展示圖34.3.4實物圖展示4.4性能指標(biāo)測量與誤差分析波形不穩(wěn)定時，可能是電路在安裝的時候接觸不良，可加固焊點。如果電源不穩(wěn)定，紋波過大，則可加旁路電容使波形穩(wěn)定方波的上升時間主要受放大器轉(zhuǎn)換速率的限制，如果輸由頻率太高，可介入加速電容，一般加速電容取幾十皮法。實驗總結(jié)這次課

13、程設(shè)計讓我感觸頗深。從選擇這個課題后，我在設(shè)計、焊接、調(diào)試等過程中就遇到各種各樣的問題，為解決這些問題，我們利用各種途徑查找資料。首先遇到課設(shè)要求由現(xiàn)問題時，我進行各種嘗試，各種設(shè)計方案，最先做的板子不符合課設(shè)要求，調(diào)試的不理想，最后，在同學(xué)的幫助下，最后把電路圖改了，最終成功完成了這次課設(shè)，在遇到問題的時候不再是放棄，而是積極想辦法解決，在這點我覺得我進步了。其次是在焊接過程，在沒有想好走線的時候就盲目動手焊接，結(jié)果造成短路，吸取第一次教訓(xùn)，第二塊板子在我們的布局下順利焊接完了，在這個過程中，可以看由我們做事情還是毛毛躁躁的，沒有縝密的計劃就動手，不過我們還是很有耐心的把第二塊板子焊完了。結(jié)

14、果令我很興奮，調(diào)試生了較好的波形。經(jīng)過這次課設(shè)讓我對低頻電子線路有了進一步的認(rèn)識，在設(shè)計方面掌握了以前書上沒有的知識，在電路焊接方面也有了提升，懂得怎樣走線，怎樣焊接，以及學(xué)會了處理焊接過程中遇到的一些問題?？傊@次課設(shè)讓我從理論上，動手能力上都有了一定的提高。謝辭通過認(rèn)真完成本次課程設(shè)計，使得我加強了對相關(guān)高頻電子電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子電路理論知識的理解和認(rèn)知。對于高頻電子電路方面，對信號的調(diào)制與解調(diào)有了實際應(yīng)用的理解，通過親自動手調(diào)試實際電路，加大了對這方面知識的掌握度。對于模擬電子技術(shù)方面，尤其是在A/D和D/A的知識方面，又有了進一步的深刻認(rèn)知。對于數(shù)字電路方面，加強了對基本的門電路的互相轉(zhuǎn)化實際應(yīng)用能力，深刻了解了lm324n芯片，并根據(jù)實際應(yīng)用于實踐中。在此過程中，我收獲的不僅僅是知識，也收獲了與人合作和互相討論之間帶來的高效率。借此，我也特別感謝在