课程设计报告方波—三角波—正弦波函数转换器

1、.课程设计报告课程设计报告设计题目：方波三角波正弦波函数转换器系 别：电子电气工程系专 业：电气工程及其自动化班 级：2011级五班姓 名：学 号：指导教师：日 期：目录1.设计内容级要求21.1设计内容：21.2设计要求：22.系统组成及系统设计思路22.1系统组成：22.2系统设计思路：33.各单元电路的工作原理43.1方波产生工作原理：43.2方波三角波产生工作原理：63.3三角波正弦波产生工作原理：74.电路仿真与结果分析94.1电路仿真：94.2 结果分析：115.设计心得与体会111. 设计内容级要求1.1设计内容： 利用模拟电路所学习内容，设计一个函数转换器，使之先产生方波，再由

2、方波产生三角波，再由三角波产生正弦波。1.2设计要求：1 产生方波的幅值为4V；2 产生三角波的占空比可调，峰-峰值为4V；3 产生正弦波的幅值为±4V；4 设计各部分电路参数；5 用Protel软件绘制所设计电路图；6 用EDA软件或MATLAB软件对所设计电路进行仿真。7 按要求撰写课程设计报告。2.系统组成及系统设计思路2.1系统组成：本系统包括三个部分组成：第一部分：比较器电路第二部分：积分器电路第三部分：差分放大器电路2.2系统设计思路：比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等

3、优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。原理框图：系统设计总电路图：3.各单元电路的工作原理3.1方波产生工作原理：如图所示为方波产生电路。此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路即作为迟滞环节 又作为反馈网络通过RC冲、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻 输出电压Uo=+Uz则同相输入端电位Up=+Ut,Uo通过R3对电容C正向充电如图中箭头所示。反相输入端电位n 随时间的增长而逐渐增高当t趋于无穷时Un趋于+Uz但是Un=+Ut再稍增大Uo从+Uz跃变为-Uz与此同时Up

4、从+Ut跃变为-UT。随后Uo又通过R3对电容反相充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当T趋于无穷大时，Un趋于-Uz。但是，一旦Un=-Uz再减小UO就从-Uz跃变为+Uz，UO从-Ut跃变为+Ut，电容又开是正向充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。3.2方波三角波产生工作原理：如图所示为方波三角波产生电路。在电路的左边为同相滞回比较器，右边为积分运算电路。同相滞回比较器的输出高低电平分别为 Uoh=+Uz ，Uol=-Uz 积分运算电路的输出电压Uo作为输入电压，A1同相输入端的电位Up1=uo1·R1/(R1+R2+R6)+Uo·(R2+R6)

5、/(R1+R2+R6)。令Up1=Un1=0并将uo1=±Uz带入得±Ut=±Uz·R1/(R2+R6)。合闸通电通常C上电压为0。设Uo1 Up1 Uo1。直至Uo1 =Uz；积分电路反向积分t Uo，一旦Uo过-Ut ，Uo1从+Uz跃变为-Uz。积分电路正向积分t Uo，一旦Uo过+Ut ，Uo1从-Uz跃变为+Uz，返回第一暂态。 重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。由于积分电路反向积分和正向积分的电流大小均为Uo1/(R3+R7)使得U0在一个周期内的下降时间和上升时间相等，且斜率的绝对值也相等，因而将方波转换为三角波。3.3三角波正弦波产

6、生工作原理：如图所示为三角波正弦波产生电路。该电路利用差分放大电路的非线性传输特性可以实现三角波正弦波的变换对于典型差分放大电路的差模传输特性，它的输出电流（电压）与差模输入电压之间的关系符合双曲正切函数的变化规律。当三角波的正负峰值正好对应于差分放大管的截止电压时，晶体管集电极电流接近于正弦波，从而实现了三角波正弦波的变换。4.电路仿真与结果分析4.1电路仿真： 方波电路仿真：三角波电路仿真：正弦波电路仿真：方波三角波电路仿真：三角波正弦波电路仿真：方波三角波正弦波函数转换器电路仿真：4.2 结果分析： 本次设计仿真结果基本与设计要求相符，但是仍然存在误差，同时也存在一些不足的地方，设计方案有待进一步改进。5.设计心得与体会通过这次课程设计方波-三角波-正弦波电流的转换，学习到了多，使我受益匪浅，不仅学习到了专业知识与技能，更重要的是收获到了经验与体会。实验设计使我掌握了如何识别常用元件，实际操作起来很困难，要将实际和理论联系起来需要不断的下功夫，它和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课