多波形發(fā)生器的模電課程設(shè)計(jì)

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：多波形發(fā)生器目錄波形發(fā)生器的任務(wù)與要求設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路原理圖電路的分析與計(jì)算5.1正弦波的分析與計(jì)算5.2三角波的分析與計(jì)算5.3正弦波的分析與計(jì)算附錄參考文獻(xiàn)摘要模擬電子電路中，常常需要各種波形信號，如正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波等，作為測試信號或控制信號等。為了所采集的信號能夠用于測量、控制、驅(qū)動負(fù)載或送入計(jì)算機(jī)，常常需要將信號進(jìn)行變換，如將電壓變換成電流、將電流變換成電壓、將電壓變換成頻率與之成正比的脈沖。而我要做的就是設(shè)計(jì)一個(gè)能夠同時(shí)產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波的這樣一個(gè)電路。矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是他的重要組成部分；因?yàn)楫a(chǎn)生震蕩，就是要求輸出狀態(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持時(shí)間。我選用的事LM358這樣一種比較器。再產(chǎn)生矩形波的電路后面接一個(gè)三角波發(fā)生器，矩形波輸入的前提條件下經(jīng)過積分獲得三角波。在三角波為固定頻率或頻率變化很小的情況下，采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。一．波形發(fā)生器的任務(wù)與要求設(shè)計(jì)制作一臺能產(chǎn)生方波。三角波和正弦波的波形發(fā)生器。二.設(shè)計(jì)要求1.輸出波形頻率范圍為0.02hz~20khz，且連續(xù)可調(diào)2.正弦波幅值為正負(fù)10v,失真度小于2%。3.方波幅值為10v。4.三角波峰值為20v.5.各種波形幅值均連續(xù)可調(diào)。6.設(shè)計(jì)電路所需的直流電源。三.設(shè)計(jì)思路先用一塊LM358運(yùn)放做出方波經(jīng)過積分電路獲得三角波，再由三角波經(jīng)過低通濾波轉(zhuǎn)為正弦波。四.原理圖Multisim電路圖五.電路的分析與計(jì)算沒有接通時(shí)，，滯回比較器V0=+UZ，則集成運(yùn)放同相輸入端，同時(shí)給C充電，使VR由0上升，在Vi之前，不變；當(dāng)時(shí)，V0跳變到-VZ。當(dāng)V0=-VZ時(shí),,同時(shí)C經(jīng)反向輸入端等效電阻）使VR降低，在VR＞Vi之前V0=-VZ不變，當(dāng)VR＜Vi時(shí)，Vi跳變到+VZ（1）方波部分方波的波幅由穩(wěn)壓管的參數(shù)決定，這里使用１０Ｖ，方波的周期取決于充放電回路RC的數(shù)值。若R或C其中一個(gè)增大，和周期T均會增大，頻率f也會增大。計(jì)算周期T：通過對方波發(fā)生電路的分析，可以想象，與改變輸出電壓的占空比，就必須使電容正向和反向充電的時(shí)間常數(shù)不同。利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢砸龑?dǎo)電流流經(jīng)不同的通路，則占空比可調(diào)。則可求出周期T：帶入值得T=48.4f=1/T=20KH（２）三角波部分在方波發(fā)生電路中，當(dāng)閾值電壓數(shù)值較小時(shí)，可將電容兩端的電壓看成為近似三角波。所以只要將方波電壓作為積分運(yùn)算電路的輸入，在其輸出就得到三角波電壓。如(b)圖的仿真結(jié)果所示，當(dāng)方波發(fā)生電路的輸出電壓u01=-Uz時(shí)，積分運(yùn)算電路的輸出電壓u0將線性下降；而當(dāng)u01=Uz時(shí)，將線性上升。（a）積分電路的輸入電壓u01，而且u01不是+Uz，就是-Uz，所以輸出電壓的表達(dá)式為式中u0(t0)為初態(tài)時(shí)的輸出電壓。設(shè)初態(tài)時(shí)u01正好從-Uz躍變?yōu)?Uz,則式子變?yōu)榉e分電路反向積分，u0隨時(shí)間的增長線性下降，一旦u0=-UT，再稍減小，u01將從+Uz躍變?yōu)?Uz。式子變?yōu)閁0(t1)為u01產(chǎn)生躍變時(shí)的輸出電壓。積分電路正向積分，u0隨時(shí)間的增長線性增大，一旦u0=+UT，再稍加增大，u01將從-UZ躍變?yōu)?UZ，回到初態(tài)，積分電路又開始反向積分。電路重復(fù)上述過程，因此產(chǎn)生自己震蕩。由以上分析可知，u0是三角波，幅值為±UT；u01是方波，幅值為±UZ，由于積分電路引入了深度電壓負(fù)反饋，所以在負(fù)載電阻相當(dāng)大的變化范圍里，三角波電壓幾乎不變。設(shè)正向積分起始值為-UT，終了值為+UT，積分時(shí)間為二分之一周期，則有+UT=得出震蕩周期震蕩頻率調(diào)節(jié)電路中的R5，可以改變震蕩頻率和三角波的幅值。仿真結(jié)果：(b)（3）正弦波部分在三角波電壓為固定頻率或頻變化很小的情況下，可以考慮用低通濾波（或帶通濾波）的方法將三角波變換為正弦波，輸入電壓的頻率等于輸出電壓的頻率。將三角波按傅里葉級數(shù)展開其中Um是三角波的幅值。電路如下圖（a）(a)仿真結(jié)果：（ｂ）六.附錄：Multisim——是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具