模电实验设计 正弦波 三角波 方波 转换

1、苏州科技大学电子与信息工程学院模拟电子技术课程设计报告课设名称正弦波-方波-三角波发生电路学生姓名 学号同组姓名 学号专业班级通指导教师叶2014苏州科技大学电子与信息工程学院模拟电子技术课程设计报告一、设计课题正弦波-方波-三角波发生电路二、技术指标和设计要求正弦波-方波-三角波的频率在100HZ-20KHZ范围内连续可调；正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0-2V连续可调正弦波失真度y兰5%。分设计和仿真实验两部分分步完成.三、课程设计目的巩固所学的相关理论知识；实践所掌握的电子制作技能；会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试，进一步完善理论 设计通过查阅手

2、册和文献资料，熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用 元器件的原则掌握模拟电路的安装测量与调试的基本技能，熟悉电子仪器的正确使用方法, 能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问 题学会撰写课程设计报告培养实事求是，严谨的工作态度和严肃的工作作风.完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力系统知识介绍(6)(7)(8)正弦波-方波-三角波的频率在100HZ20KHZ范围内连续可调；正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为02V连续可调正弦波失真度y兰5%。五、电路方案与系统参数设计方案一使用仪器及测量仪表:选用元器件（1）集成运放

3、F007 （a741）（2）稳压及开关二极管（3）电阻、电容、电位器若干。测量仪表（1）直流稳压电源（2）示波器（3）万用表（4）频率计（5）交流 电压表正弦波发生器9.2k其振荡频率为1kHz。若用同轴双联电位器代替电桥中的l.5k。电阻，或用波段 开关改变电容的数值，可以调节输出频率。电路的最高频率由运算放大器的频率 特性决定，而低频端要求取较大的电阻值，所以要求运算放大器的输入阻抗尽可 能高。稳压管支路中串接了 30k。电阻，该支路接在680。与3.9k。电阻之间， 主要是为了使放大器的增益变化不致太快。若使用击穿特性较软的稳压管。则可 以减小失真。失真度可达0.5%。时rF = =地I

4、）U R + + R/ jwC jwC幡馈!I寺性为r 1.1.5)川如上性为-1 I. I 一6)炒A U.4)，所以14 = 3,四、嘤.为RC串并联选频两络匹配 个电压放大偕数等于3的放大电路就可以构成正弦 波振藩电路,不且考虐宇I起振条件-所选放大电路的电上放大倍数应略大J-3.正反馈网络的反一电B Uf是同相比例运算电路的输入电因E要把 同相比例运算电路作为整体堪称电压放大电路,它的比例系数是电压 借 根据起振条什和帽伯平衡条件4=土 = 1+土次Rj 2 此方波发生器单限比较器中，当输入电压在阀值电压附近的微小变化,都将引起输出电 压的跃变,虽然很灵敏，但是它的看扰能力无。滞的比较

5、器具有滞I口I特性,因 而具有一定的抗干扰能力。2. 1电压比较器电压比较器是对输入信号进行鉴幅和比较的电路，是组成非止弦波发生电 路的基本单元电路，在测量和控制中有者相当广泛的应用。电压比较器有很多种类，上要有单限比较器、滞回比较器、窗曰比较器。单限比较器就是电路只有个阀值电压，输入电压逐渐增大或减小的过程 中，当输出达到一定得值，输出电压发生跃变，从高电平到低电平或从低电平到 高电平，只发生一次跃变。滞回比较器是输入电压从小变大过程中使输出电压发生跃变的阀值电压不 等于输入电压从大变小过程中使输出电压发牛跃变的阀值电压，但是当输入电压 向单一方向变化时，输出电压只跃变次,和单限比较器相似。

6、窗口比较器是输入电压从小变大或从大变小的过程中输出电压产生两次跃 变，窗口比较器和前,两种比较器的区别在于：输入电压向单一方向变化过程中， 输出电压跃变两次。从集成运放输出端的限幅电路可以看出，集成运放的输入端电位Un - Uj f | |J相输入端电位(221 )(2.2.2)n U-+-U. p &+艮令Un=U,求出的【7,就是因此御由+ uT 一十一u代十氏UT,那么仁一定小于, I大I而U = U，所以巳-+Ur .只仃当 r1fto土V输入电压3.增大到+U，在增大一个无穷小量时，输入电压U.才会从+/跃变 为-。一，同理，假设“+%,那么U定大于七，因IfUU = -U.，所以

7、up = -UT 0只有当输入电压3减小到-u，再减小一个无穷小量时，输出电压H 才会从-V.跃变为+U.可见,U从+U.跃变为和从跃变为+U,的阀值 电压是不同的.滞I叫比较器有两种，一种是正向的，一种是反向的，两种比较器的工作原理 是相同的，只是正向滞回比较器是当输入电压从负值增到+U时，输出电压从 -Uz跃变为+Uz，当输入电压从正值减小到-Uy时，输出电压从+Uz跃变为-Uz o另外，电路还M以设计成可调式的可调式的滞回比较器由电路图可知，可以通过调节电位器来调节输入电压的阈值电压发生方波的课程设计105QJL_D31N575811 RS2k；,由图中可以看出,设计所用的滞I可比较器是

8、反向滞I口I比较器,由上一级电路产生正弦波作为方波信号的输入。电路输出的高电平为+ 12V,低电平为T2V,即双向稳压管的电压口阀值电压为业，+ 土.(+12)= 心+& r2+r)+r7(231)(232)三角波发生电路3.2发生三角波的课程设计1OOkLGNDGND图3.2. 1由方波产牛三角波山角波的要求负值比较低，所以在放大电路输入端接了两个电阻以便 进行调试，另外,还在电容上并联了一个阻值较小的电阻,它主要有两个作用; 一、稳定了电路，二、和电容协调使得输出电压达到所要求的幅值。由图可得(&+Sudt(3.2.1)上式中U,为第一 一级产生的正弦波，U为富要产生的三角波。元器件清单及

9、部分简介集成运放F007F007现已发展为国际通用型741型，其外型有两种封装：圆型和双排直插 式是一种高放大倍数、高输入电阻，低输出电阻的直接耦合式放大电路。输入级 一般都是采用差动放大形式的电路以减小温漂；中间级为获得高的放大倍数，一 方面采用共射（共源）放大电路，一方面设计成有源负载；输出级采用互补型跟 随式电路，以提高带负载能力。稳压二极管稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。此二极管是一种直到临 界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻 降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极 管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性

10、，稳压管主要被作为稳压器或电压基 准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就 可获得更多的稳定电压。开关二极管有在小电流（10mA程度）使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励 用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管，也有在高 温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关 速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短，因而是理想的开关二极管。设计所用仪器及器件QuantitDescriptionRefDesPackagTypeyePOWER SOURCES,Generi1,0GROUNDcR1, R7, R9, R11,R1

11、2,6RESISTOR, 10k。R153RESISTOR, 15k。R2, R3, R51RESISTOR, 2.2k。R4POTENTIOMETER, 10k1,R6。6DC_POWER, 12 VV1, V2, V3, V4,V5, V6 Generic2CAPACITOR, 10nFC1, C21RESISTOR, 2k。R8POTENTIOMETER, 20k2,。R10, R161RESISTOR, 100k。R131RESISTOR, 5k。R141CAPACITOR, 30nFC31POWER_SOURCES,GNDGeneriDGND1 POWER_SOURCES, VCC

12、VCCcGeneri cGeneri c1 POWER_SOURCES, VEE VEEQuantit yDescriptio nRefDesPackageTypeObsolet e2DIODE, 1N4007GPD1,D2IPC-2221A/2222DO-204ALYes4OPAMP, 741U1,U3,U2,U4IPC-2221A/2222DIP-8No1DIAC, 1N5758D3GenericCASE182-02Yes总电路图方案二设计原理555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型 工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对

13、应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V工作， 7555可在318V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放 电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3和2VCC /3555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比 较器C1的反相输入端的电压为2VCC /3, C2的同相输入端的电压为VCC /3。 若触发输入端TR的电压小于VCC /3，则比较

14、器C2的输出为0，可使RS触发 器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端 的电压大于VCC /3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0， 使输出为0电平。它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端3脚：输出端Vo4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH 处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压， 当该端不用时，应将该端串入一只0.0川F电容接地，以防引入干扰。6脚：TH高触发端。

15、7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电 路VCC的范围为3 18V。一般用5V。表61 555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端Q放电管T功能0XX0导诵直接清零101x保持上一状态保持上一状态1101截止置11001截止置11110导诵清零555电路产生方波，通过RC电路得到三角波，也可以通过积分器得到三角 波，三角波到正弦波的转化，可以通过RC电路，或者通过低通滤波器，另外频率的调节可以通过可调电容！aE3W.nm.uii?阿谡中LWB 999L(A9=A)取中地阜(dUQS=9=V)遂中厘也C(四01 二招二而 HUOZ片0) SB(W01=0剧 WZ=V)困中厘也C（W=9H=98二网）L(W01二拥北9二洲机二网)（恢 6H=8H）L4/3 8 英 PHww仿真结果低频时，f=704.679Hz高频时，f=26048kHz六、心得体会方案一在为时一个星期的模拟电子课程设计中我收获颇多，见证了一份报告的形 成