方波三角波波形发生器地设计

1、word文理学院物理与机械电子工程学院课程设计报告专业班级课程电子技术课程设计题目方波三角波波形发生器的设计学号学生指导教师2013年1219 / 17文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生专业班级学号指导教师职称教研室自动化课程电子技术课程设计题目方波、三角波波形发生器的设计任务与要求任务：设计能产生方波、三角波波形信号输出的波形发生器。1 .输出的各种波形工作频率围10kHz连续可调；2 .方波幅值10V;3 .三角波峰-峰值20V;各种输出波形幅值均连续可调;4 .设计电路所需的直流电源。要求：1 .根据设计任务和指标，初选电路；2 .通过调查研究、设计计算，确定电路方案。开始日期20

2、13.12.13完成日期2013.12.272013年12月27日设计目的4设计任务和要求4总体设计方案5功能模块设计与分析10电路的安装与调试14实验仪器与元器件清单14心得体会16一、设计目的1 .掌握方波一三角波产生电路的设计方法与工作原理;2 .掌握电子系统的一般设计方法；3 .掌握常用原件的识别和测试；4 .掌握模拟电路的安装测量与调试的根本技能；5 .培养实事，严谨的工作态度和严肃的工作作风。、设计任务和要求任务：设计能产生方波、三角波波形信号输出的波形发生器。1 .方波幅值10V;2 .输出的各种波形工作频率围0.02Hz10kHz连续可调;3 .三角波峰-峰值20;各种输出波形

3、幅值均连续可调；4 .设计电路所需的直流电源。要求：1 .根据设计任务和指标，初选电路；2 .通过调查研究、设计计算，确定电路方案三.总体设计方案方案一，框图如如下图1所示:正弦波信号三角波信号方波信号图1多种波形发生器原理框图方案一文氏桥振荡器RC用-并联正弦振荡器产生正弦波输出，其主要特点是采用RC用-并联网络作为选频和反应网络，具振荡频率为fo=1/（2冗RC）,改变RC的值，可得到不同频率的正弦信号输出。为了使输出电压稳定，需采用稳幅措施。用集成运放构成电压比拟器，将正弦波信号变换成方波信号输出。用运放构成积分电路，将方波信号变换成三角波方案二，框图如如下图2所示:RC反应网络构成多谐

4、振器,用积分电路将方波变换成三角波信号输出o方案三，由5G8038组成的多量程、多功能信号发生器。其电路的输出信号频率可以在1Hz以下至几百KHz围调节，压控信号可部选择，也可外接。输出信号可直接从2、3、9角高阻输出，也可以通过5G353®阻输出。图中利用滞回比拟器的开关作用和具有延时作用的RC反应网络构成多谐振器，用积分电路将方波变换成三角波信号.论证：经分析方案一结构复杂，不易于调试，不能很快的得到电路波形。方案三可同时产生方波、三角波，该信号发生器电路简单、本钱低廉、调整方便。555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R2RARP一C2;C2的放电回

5、路是C2R2RAIC的7脚（放电管）。由于R3+RPR2,所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1KHZ右，调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5C6积分网络，输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源。方案二操作简便，方案一同方案二比拟，对于三角波的产生有一定的麻烦，因为题目需要频率为连续可调，但幅度稳定性难以达到要求；方案二由于采用运算放大器组成积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大为改善。由此，本设计采用方案二。能在简易环境下得到很清晰的波形。综上，选

6、择方案二。四、功能模块设计与分析1 .总电路图设计R2R3-AA/V20k Q10U1A4LM324N15kQR4AAA- 5k Q0R5察A50%2VDE1 1N4740AVDE2N4740AXSC1Ext Trig4U2ALM320 R6Hwv- 5.1k QC1-II-200nFD1T1911v4C2C7COMMONrmsT2D2416,mF12COMMONR8 12k QR712k QU3 LM7812KC1B4B422-7mF330nFLINE VREG VOLTAGELINE VREG VOLTAGEC5-L 1uFC6 士 1uF2. ，1B4B42C4： 330nF U4UPC

7、7912-、220 V I ' 50 Hz -z00NLT_PQ_4_12-i-C3-tNLT_PQ_4 122 .单元电路图的设计.滞回电压比拟器图10-1为一种滞回电压比拟器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，R2和R构成正反应，运算放大器当up>un时工作在正饱和区，而当un>up时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压uin小于某一负值电压时，输出电压uo=-UZ；当输入电压uin大于某一电压时，uo=+UZ。运算放大器在两个饱和区翻转时up=un=0,由此可确定出翻转时的输入电压。up用uin和uo表示，有1 *1u+u。R1R2Rzuin+Ru。

8、u=p工+工R1+R2R1R2根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压Riuin =-R2R1,uo=mUZ=mUthR2Uth称为阈值电压。滞回电压比拟器的直流传递特性如图10-2所示。设输入电压初始值小于-Uth,止匕时Uo=-UZ；增大Uin,当Uin=Uth时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小Uin,当Uin=-Uth时，运放如此开始进入负饱和区。UzUofUz-Uz图10-1滞回电压比拟器图10-2滞回电压比拟器的直流传递特性如果给图111所示电路输入三角波电压，具幅值大于Uth,设t=0时，Uo=-Uz其输出波形如图1d3所示。可见，输出为

9、方波。图10-3输入为三角波时滞回电压比拟器的输出波形.方波三角波发生器给图10-1所示的滞回电压比拟器级联一积分器，再将积分器的输出作为比拟器的输入，如图10-4所示。由于积分器可将方波变为三角波，而比拟器的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，图10-4电路的输出电压Uol为方波，Uo2为三角波，如图10-5所示。下面分析其振荡周期。图1d4方波一一三角波发生器积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半，由积分器关系式U th = U th1RC(Uz)dt2UthRCU注意至1Uth二'UZ,故R24RCRR2振荡频率如此为f=T4RCR1图10-5方波一

10、一三角波发生器的输出波形.方波一一三角波发生器的设计1）双稳压二极管的稳定电压根据方波幅值选取，电阻R3根据双稳压二极管的最大电流确定。2）电阻Ri和R2根据三角波的幅值确定。3）电阻R和电容C如此根据振荡频率要求确定，电容C的值不宜太大，以减小积分误差。.电源的设计1）设计思路直流稳压电压电路设计要得到正负12伏的电源，首先使用变压器将220伏的交流电变成适宜的值。在通过整流电路，将正弦波变成较为稳定的直流电压。在通过滤波和稳压电路，最终得到满足要求的直流电路。通过接上负载电阻，满足输出电流的要求。电路图如下:T1v4©220 Vrms 00 HzD1+ C1 1B4B422.7m

11、FCCLfCCC3 330nFU1LM7812KCLINE VREG VOLTAGECOMMONXMM1C2NLT_PQ_4_12T2C4 *330nFU2UPC7912C6 1uF9R2C51uFF > 12k Qo1 >51Nooc euattov V =_XMM2图10-6直流电源2）其相关参数确实定a）设稳压器输出电压为Uo,变压器副边的输出电压有效值为Ui,因为要保证三端稳压器的功耗不太大，所以3VUi-Uo5V即当取时，满足上述要求，即（35V此时，变压器的变化K=220/15.4=1/0.07b）当电压器副边电压的有效值为时，其最大值为=21.8V.c）题目要求在满载

12、的情况下，取5倍工频的半周期，即时间常数t=RC=1/50X2.5=0.05s经过测试R=18Q.所以为了增强滤波的效果，选取了的电解电容。d）为了防止自激振荡，在稳压器的输入端并联了一个大小为的电容。e）为了消除高频噪声和改善输出的瞬态特性，输出端接了一个1uf的电容。f）在稳压器两端输出12V电压的情况下，要输出1A的电流，根据欧姆定律，应该串联的电阻大小为R=12/1=12Q.五、电路的安装与调试I .电源的安装与调试I.仿真图式图10-7变压器副边电压波形通过变压器的变压作用，变压器副边得到的有效值为伏的正弦交流电压整流后的波形图10-8整流后的波形滤波之后的波形示波噩1ft三图10-

13、9滤波之后的波形稳压后的波形正图10-10稳压后的波形正稳压后的波形负图10-11稳压后的波形负输出为正负12伏的直流电源。图10-12输出为正负12伏的直流电源II .安装与调试按图所示查找元件在面包板上安装。注意布局与元件的正负极2.方波一一三角波电路的安装与调试仿真结果图10-13一波三角波仿真结果I.安装方波一一三角波电路1 .将两块LM324N集成块插入面包板，注意布局。2 .分别把各电阻放入适当的位置，尤其注意电位器的接法3 .按图接线，注意直流源的正负极与接地端。II.调试方波一一三角波电路1 .接入电源后，用示波器进展双踪观察。2 .调节R2和R3使峰峰值满足要求。3 .调节滑

14、动变阻器R5使周期满足要求。4 .观察示波器，各项指标达标后进展下一步安装六、实验仪器与元器件清单1 .方波三角波电路局部LM324N两个1N4047A两个电阻3.3K5K5.1K15K20K各一个滑动变阻器500K一个电容200nf一个示波器一个2 .电源局部变压器两个1B4B42两个LM7812KCUPC7912各一个电容2.7mf330nf1uf各两个电阻12k一个万用表一个七、心得体会通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关模拟电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

15、过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获幽最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉的知行观。在今后社会的开展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进展解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会与他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以与专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的

16、理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我了解了电路的连线方法；以与如何提高电路的性能等等，通过查询资料，也了解了波形发生器的构造与原理。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要与时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。文理学院物理与机械电子工程学院自动化专业电子课程设计评分表学生：班级：学号:题目：方波、三角波波形发生器的设计在舁厅P项目容总分为得分1工作量适中，难易度合理52态度端正，能积极、主动参与课程设计；能