基于模电的锯齿波发生器

1、中南民族大学电子技术课程设计报告题 目 锯齿波发生器 学 院 计算机科学学院 专 业 自动化 年 级 10 级 姓 名 * 学 号 10064034 指导教师 陈勉 2012 年 6 月19 日指导教师评语：作品50设计方案10制作质量20完成效果20报告40方案论证10电路计算10调试测试10规范性10其他10工作态度5答辩5总分：指导教师签名：电 子 技 术 课 程 设 计任 务 书设计题目： 锯齿波发生器 学生姓名： * 专业班级： 自动化二班 学号： 10064034 指导教师签名： 年 月 日一、设计条件1可选元件（或自备元件）：运放：若干三极管：若干电阻、电容、电位器：若干2可用仪

2、器：万用表，示波器，毫伏表，直流稳压电源二、设计任务及要求1设计任务根据技术要求和已知条件，完成对锯齿波发生器的设计、装配与调试。控制旋钮锯齿波发生电路可调放大2设计要求（1）频率范围：100Hz20kHz幅度范围：VPP5V连续可调上升斜率： 连续可调直流偏置： 5V连续可调（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数，选择元件，画出总体电路原理图，阐述基本原理。（3）安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。三、时间安排1第11周：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求，完成选题。2第1213周：资料查阅，方案设计，模拟仿真，领取元件，开始实际制作。3第141

3、6周：分散开展实际制作及调试。4第17周：集中制作与调试，作品检查、评价、验收，撰写设计报告。5第18周：集中检查验收、答辩，提交设计报告。指导教师签名： 年 月 目 录摘要1关键词11 绪论22 需求分析22.1 设计任务及要求22.1.1 设计任务22.1.2 设计要求22.2 设计思想23 方案论证及整体电路工作原理23.1 方案论证23.1.1 锯齿波发生器23.1.2 可调放大33.1.3 直流偏置33.2 整体电路工作原理33.2.1 整体电路设计原理33.2.2 整体电路图34锯齿波发生电路的计算及功能调节键的使用44.1 锯齿波发生电路的计算44.1.1 电压的计算44.1.2

4、 振荡周期的计算44.2 调节键的使用44.2.1 幅值调节44.2,2 振荡周期的调节44.2.3 占空比与斜率的调节45 测试结果55.1 波形的输出55.1.1 第一级方波的输出55.1.2 第二级锯齿波的输出55.1.3 斜率可调锯齿波的输出65.1.4 频率范围：100Hz20kHz锯齿波的输出7 5. 1. 5 幅值大于等于5V的锯齿波的输出85.2 测试结果与理论指标分析86 实物图、元件及器件明细96.1 实物图96.2 元器件清单97 成果评价、设计特点、存在的问题及改进意见107.1 成果的评价107.2 本设计的特点107.3 存在的问题和改进的意见10参考文献10致谢1

5、0摘要锯齿波发生器就是周期地产生锯齿形信号的电路，又称扫描电路或时基发生器。电子工程、通信工程、自动控制、遥控控制、测量仪器、仪表和计算机等技经常需要用到锯齿波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成锯齿波发生器，其波形质量、幅度和频率稳定性、可调性都能达到较高的性能指标。关键词锯齿波发生器；可调放大；直流偏置AbstractIn electronic engineering, communication engineering, automatic control, remote control, measuring instruments, meters and comp

6、uter technology, often need to use sawtooth waveform generator. Along with the rapid development of the integrated circuit, integrated circuit can be easily constitute the sawtooth wave generator, the waveform quality 2.trendy haircut, amplitude and frequency stability, controllability can achieve h

7、igher performance index. Key wordsSawtooth wave generator;Adjustable amplification; Dc bias1 绪论人类社会已经进入信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的发展。锯齿波和正弦波、三角波是常用的基本测试信号。此外，如在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转板加上随时间作线性变化的电压锯齿波电压，使电子束沿水平方向均匀搜索荧光屏。而电视机显像管荧光屏上的光点，是靠磁场变化进行

8、偏转的，所以需要用锯齿波电流来控制。因此，锯齿波在实际中有广泛的应用。由于不同的电子产品可能需要不同频率及幅度的锯齿波，设计可调电阻就会得到与它匹配的波形，从而使得它能正常工作，使它的工作效率达到最高。2 需求分析2.1 设计任务及要求2.1.1 设计任务根据任务书的要求，需要设计锯齿波发生器环节，输出波形还需要一种可调节电路。频率可调，幅值可调，斜率可调等。2.1.2 设计要求（1）设计一个锯齿波发生器，要求输出频率范围为100Hz20KHz；幅度范围Vpp5v连续可调；上升斜率连续可调；直流偏置5V连续可调 （2）选择电路方案，确定电路方案的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路

9、原理图，阐述基本原理。2.2 设计思想本次设计首先采用比较器输出矩形波，通过积分器将波形转换为三角波，调节电位器，当积分电路的正向积分时间常数远大于反向积分常数，或者反向积分时间常数远大于正向积分时间常数时，那么输出电压U0上升和下降的斜率相差很多，就可以获得锯齿波。利用二极管的单向导电性使积分电路两个方向的积分通路相同，就可得到锯齿波发生电路。将锯齿波接到同向比例运算电路的输入端，调节电位器，可以改变幅值。再将输出接到同向求和运算电路，就能得到直流偏置的效果。3 方案论证及整体电路工作原理3.1 方案论证3.1.1 锯齿波发生器主要有迟滞比较器和RC充放电电路组成。比较器属于信号处理的一种，

10、他的作用是将输入信号的电平进行比较，然后把比较的结果输出。实验采用的迟滞比较器的特点是：单输入增大及减少时，两种情况下的门限电压不相等，传输特性呈现出“滞回”曲线的形状。3.1.2 可调放大由于结果光看的是输出波形，故采用同向比例运算电路，以便观察时方便可靠。3.1.3 直流偏置由设计要求知，要输出5V直流偏置，利用求和运算电路，调节合适的阻值，就可得到偏置的效果，因此选择多个直流电压输入，达到求和的目的。3.2 整体电路工作原理3.2.1 整体电路设计原理最左边部分为同相输入滞回比较器，中间为积分运算电路，最右边为可调放大电路。具体元器件的大小类型已在图中标明。当积分电路正向积分的时间常数远

11、大于反向积分的时间常数，或者反向积分的时间常数远大于正向积分的时间常数，那么输出电压Uo上升和下降的斜率相差很多，就可以得到锯齿波。利用二极管的单向导电性使积分电路两个方向的积分通路不同，就可以得到锯齿波发生电路。3.2.2 整体电路图4 锯齿波发生电路的计算及功能调节键的使用4.1 锯齿波发生电路的计算4.1.1 电压的计算当Uo1=+Uz时，D1导通，D2截止，输出电压的表达式为： 当Uo1=Uz时，D1截止，D2导通，输出电压的表达式为：其中Rw远大于R3。4.1.2 振荡周期的计算振荡周期为：Uo1的占空比为：4.2 调节键的使用4.2.1 幅值调节调整R1和R3的阻值可以改变锯齿波的

12、幅值。4.2,2 振荡周期的调节调整R1、R2和Rw的阻值以及C的容量，可以改变振荡周期。4.2.3 占空比与斜率的调节调整电位器滑动端的位置，可以改变Uo1的占空比，以及锯齿波上升和下降的斜率。5 测试结果5.1 波形的输出5.1.1 第一级方波的输出5.1.2 第二级锯齿波的输出5.1.3 斜率可调锯齿波的输出5.1.4 频率范围：100Hz20kHz锯齿波的输出频率为268.8Hz：频率为26.32KHz：5.1.5 幅值大于等于5V的锯齿波的输出5.2 测试结果与理论指标分析 将焊好的电路板进行测试，输出波形非常完整，与预期效果基本吻合。但是由于实验因素的原因，波形会有一定的失真，但是

13、老师的任务要求基本上都能够实现。由波形可得，波形在频率较高时，会出现波形圆滑的现象，并且越来越接近正弦波。可能是由于采用的运放不那么理想以及取得电容不能达到预期的效果。误差是有，但相对来说是很好的。 6 实物图、元件及器件明细6.1 实物图6.2 元器件清单 序号名称型号数量确认1电位器20K32电位器50K23可调电阻200K24电阻1K45电阻2K26电阻5.1K27电容1000pf28电容80pf29稳压管3.9V310集成芯片NE5534411二极管1N414837 成果评价、设计特点、存在的问题及改进意见7.1 成果的评价对于这次的锯齿波发生器实验的测试结果，输出的锯齿波波形较为完整

14、，对于老师的任务要求每一项都能够相应的完成，而且波形也较为清晰，实验数据也完整准确。电路板焊的比较规范，所以在测试中没有遇到由于焊板问题而导致的检测结果出现问题而影响实验进度。所以，总体来说这次实验是较为成功的。7.2 本设计的特点本设计的特点是采用多个运放逐级的连接，首先制作一个方波发生器，然后通过积分电路将方波转化为三角波，然后再通过调节电位器从而改变三角波的斜率，这样锯齿波发生器就形成了。最后一步就是加一个放大电路，将之前的参数进行放大，从而使波形输出效果更好。波形的转换，幅度调节以及频率的调节，电路中主要采用多个电位器可调来完成参数的调节，这样可以输出不同的波形。从而使电路达到预期的测量结果，并且可以在一定的范围内变化。7.3 存在的问题和改进的意见当输出频率较高时，输出波形出现失真以及自激振荡严重，产生很多次波，影响了波形的观察以及波形的质量。使得不能达到理想的状态，比如发生器，产生的波形频率大了很不理想。电位器Rw选取不当导致最低频率不能达到100Hz，只能达到200Hz左右。在选择电位器时，有的电位器选取的量程较小，所以导致在用电位器