方波三角波发生电路的设计及仿真

1、长春理工大学国家级电工电子实验教学示范中心学生实验报告一一学年第学期实验课程实验地点学院专业学号姓名实验项目方波三角波发生电路的设计及仿真实验时间实验台号预习成绩报告成绩一、实验目的r学习用集成运算放大器构成的方波和三角波发生电路的设计方法。2、学习方波和三角波发生电路主要性能指标的测试方法。二、实验原理1. 方波和三角波发生电路型式的选择由集成运放构成的方波和三角波发生器的电路型式较多，但通常它们均由滞回比较器和积分电 路组成。按积分电路的不同，又可分为两种类型：一类是由普通RC积分电路和滞回比较器所组成, 另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器所组成。简单的方波和三角波发生电路如图34所

2、示。其特点是线路简单，但性能较差，尤英是三角波 的线性度很差.负载能力不强匚该电路主要用作方波发生器，当对三角波要求不髙时.也可选用这 种电路。更常用的三角波和方波发生电路是由集成运放组成的积分器与滞回比较辭组成，如图32所示。 由于采用了由集成运放组成的积分器，电容C始终处在恒流充、放电状态，使三角波和方波的性能 大为改善，不仅能得到线性度较理想的三角波，而且也便于调右振荡频率和幅度。O方波的输出幅度10由稳压管Q决泄，方波经积分器积分后得到三角波，因此三角波输出的幅值（峰值）为： 。三、预习内容1复习教材中有关方波和三角波发生电路的内容：2、按下列要求设计一个用两级集成运放构成的方波和三角

3、波发生电路：（1）振荡频率范围:500HzlkHz；（2）方波输出电压幅度：Vom=±6V：（3）三角波峰值调节范围:Voml=2-4V：（4）集成运放采用"741。四、实验内容1仿真分析观察方波输出端和三角波输出端的电压波形；2. .测量方波的幅值V°m、频率产。及频率调节范围。3. 测量三角波的幅值及其调右范囤。注意观察在调节过程中波形的变化，并分析其原因。4. 仿真分析运放组成的滞回比较器的电压传输特性。五、实验步骤电路中元件的选择及参数的确左（1）集成运算放大器的选择由于方波的前后沿时间与滞回比较器的转换速率有关，当方波频率较髙（几十千赫以上）或对 方波前

4、、后沿要求较髙时，应选择髙速集成运算放大器来组成滞回比较器。（2）稳压管的选择稳压管的作用是限制和确左方波的幅值，此外方波振幅和宽度的对称性也与稳压管的对称性有 关，为了得到稳左而且对称的方波输岀，通常都选用髙精度双向稳压二极管，如2DW7. &是稳压 管的限流电阻，其值根据所用稳压管的稳压电流来确定。（3）分压电阻&和R2阻值的确泄R】和R2的作用是提供一个随输岀方波电压而变化的基准电压，并由此决左三角波的输岀幅度。 所以Ri和R2的阻值应根据三角波输出幅度的要求来确左。已知Vz=6V,若要求三角波的雌值为 Voml=3V,若取REOkQ,则R2=20kQ.当要求三角波的幅值

5、可以调节时,备和心则可以用电位器 来代替。（4）积分元件R和C参数的确定R和C的值应根据方波和三角波发生器的振荡频率人来确左。当分压电阻R】和R2的阻值确左 后，先选择电容C的值，然后确定R的阻值。对于图3.3所示电路，为了减小积分漂移，应尽量将电容C取大些。但是电容量大的电容，漏 电也大，因此通常积分电容应不超过1疔。3. 方波和三角波发生电路的调试方法 方波和三角波发生电路的调试，应使其输出电压幅值和振荡频率均能满足设计要求。为此可用示波 器测量方波和三角波的频率和幅值。调整电阻R的阻值，可以改变振荡频率/o：调整电阻R】和R2 的阻值，可以改变三角波的输出幅度。参考的输入网单文件如下：A

6、 drvieR412500R14810KR28120KR391100DZ1110DMODDZ20 10DMODVCC 50 DC 12VEE 60 DC -12XI02564UA741X280569UA741Cl 24 1U.MODEL DMOD D IS=2E-14 RS=3 BV=4.85 IBV=1UA.LIBEVAL.UB*V4401*.DCV4-550.01*.DCV45-50.01.TRAN5US12MS.PROBE.END运行.TRAN语句，可获得:Tire图3-3输出方波电压波形图34 输出三角波电压波形输出三角波电压波形 参考的输入网单文件如下：A drvieR4 12500

7、R14810KR2 8120KR3 91100DZ1 110 DMODDZ20 10 DMODVCC5 0 DC 12VEE60 DC -12XI0256 4LM324X280 56 9LM324C1241U.MODELDMODD IS=2E-14 RS=3BV二 4.85IBV=1UA.LIB EVAL.UB*V4 401*.DC V4550.01*.DC V45-50.01.TRAN5US12MS.PROBE.END因为LM324具有电源电压范围宽的特点，所以T变小了减小了频率的调右范【悅2、R3的作用是什么?增大其值是否可以？R3是稳压管的限流电阻，R3的阻值是由稳压管Dz来确定的.所以可以根据Dz的情况来增大。arm10V'（-2： 90）2.71（6?-10V-I1111''_''-3.00T-2.«T-2.96V2.鉀？-2.9ZV-2.9CTT-2.88?-2.86V-2.847-2.8ZV-2.80V口 VV43、测得的信号频率与理论值进行比较？f的测量值f'二1/T二1kHz,理论值f'二1kHz, f二f',所以测得的信号频率与理论值相同。4、测出电压比较器的门限值？并与理论计算值比较。测量的电压比较器的门限值为V上=6. 0097V, V下二-6.0096Y,理论值为V上二