方波发生器项目报告

1、信电学院电子信息工程专业CDIO二级项目项目设计说明书（2012/2013学年第二学期）项目名称 ： 电子技术设计及仿真 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ：马永强 、马小进、吴开兴 设计周数 ： 1周 设计成绩 ： 2013年 7 月 12 日目 录1项目设计目的及任务12 方案比较与选择12.1 方案一原理框图12.2方案二原理框图12.3 函数发生器的选择方案23 电路仿真与分析23.1 电路仿真23.1.1仿真软件23.1.2仿真过程23.1.2.1仿真电路23.1.2.2仿真过程分析43.2 电路分析43.2.1电路工作原理43.2.2 方波-三角波转换电路的工作原理5

2、3.2.3三角波-正弦波转换电路的工作原理53.3直流稳压电源63.4二阶高通滤波器64讨论及进一步研究建议75项目设计心得76参考文献71项目设计目的及任务设计目的：设计高通滤波器主要任务：1、根据技术要求和现有开发环境，分析项目题目；2、设计系统实现方案；3、设计绘制电路原理图并选择元器件，并用Multisim或proteus仿真；4、记录结果、修改并完善设计；5、编写报告2 方案比较与选择2.1 方案一原理框图 图2.1 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出

3、将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。2.2方案二原理框图正弦波方波三角波积分电路电压比较器RC正弦波振荡电路 图2.2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波方波三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分

4、时间常数的大小。2.3 函数发生器的选择方案函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题未采用单片函数发生器模块8038。 方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。而方案二，关于三角波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且

5、频率调节不如方案一简单方便。综上所述，我们选择方案一。3 电路仿真与分析 3.1 电路仿真 3.1.1仿真软件 NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。 3.1.2仿真过程3.1.2.1仿真电路总电路图如图3.1所示，分别是方波发生器，积分器和负反馈放大部分图3.1 仿真电路图 其中我负责的部分是占空比可调方波发生器图3.2 方波发生器图3.3方波-三角波仿

6、真图3.4方波-正弦波仿真 图3.3和3.4是方波分别积分成三角波、正弦波的仿真图。 3.1.2.2仿真过程分析用XSC2分别连接方波、三角波、正弦波输出端即可输出波形。用XSC2即可仿真出方波。调节R2百分比大小就能调节占空比。 3.2 电路分析 3.2.1电路工作原理图3.5方波发生器原理 方波发生电路原理：如图3.4由于电路中二极管DA、DB的单向导电性，使电容C的充放电回路分开，调节电位器，就可以调节多谐振荡器的占空比。图中Vcc通过RA、D1向电容C充电，充电时间为 tph0.7RAC (3-1)电容器C通过D2、RB及555中三极管T放电，放电时间为 tph0.7RBC (3-2)

7、因而振荡频率为 f=1/tph+tp11.43/(RA+RB)C (3-3)电路输出波形的占空比为 q(%)=RA/(RA+RB)×100% （3-4） 令C=0.1uf, f=500Hz 由公式 f=1/tph+tp11.43/(RA+RB)C (3-5)可知 RA+RB=24.3kHz （3-6） 再令R1=R3=1K,R2=12.3k, 最小占空比q(%)4.1% ,最大占空比q(%)54.7%,可调范围为4.1%54.7% 3.2.2 方波-三角波转换电路的工作原理 图3.6 积分电路产生三角波 RC积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。在自动控制系统中，常用积分电路

8、作为调节环节。此外，RC积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。 由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C3耦合输出，如图5所示为RC积分电路，再经R与C积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。 3.2.3三角波-正弦波转换电路的工作原理图3.7三角波产生正弦波原理图 原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。 3.3直流稳压电源 交流220V电压 变压器 稳流桥（交流变直流） 滤波 稳压芯片图3.8 直流稳压电源（+9V） 3.4二阶高通滤波器图3.9高通滤波器4讨论及进一步研究建议 做好自己的部分后与其他组员的图进行连接。研究信号发生原理，比较各种信号原理

9、的优劣。在与其他部分分工的组员进行讨论时又遇上很多问题，大家一起讨论研究，积极解决。5项目设计心得我先是在网上查到了一些资料，然后我们小组一起讨论了电路图的设计以及参数计算问题，解决这些问题后，我们开始做仿真电路图，想通过仿真结果来初步验证我们的设计电路，但让我吃惊是，一开始仿真失败了，我都弄了好几张电路图，依然没有波形出来，经过分析发现是由于软件的原因，我又查了图书馆的资料，重新用软件的示波器进行仿真，调节电阻就可调节占空比。在做项目过程中我又翻了课本了解555芯片，并在实际操作中加深理解。做好自己的部分后我与小组成员讨论，共同调试，终于得出仿真图形。在整个学习过程中我熟悉了555型集成时基电路结构、工作原理及其特点，555芯片用途及其广泛，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。最后与别的部分组合后，有时候还是会出不来波形，做滤波器的同学和我们组的成员分析电路，随时调整参数。6参考文献1 张肃文.高频电子线路.高等教育出版社.2008 2 阎 石.数字电子技术基础.高等教育出