多波形发生器的模电课程设计

电子技术课程设计报告设计项目名称：多波形发生器目录波形发生器的任务与要求设计设计思路原理图电路的分析与计算5.1正弦波的分析与计算5.2三角波的分析与计算5.3正弦波的分析与计算附录参考文献摘要模拟电子电路中，常常需要各种波形信号，如正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号等。为了所采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机，常常需要将信号进行变换，如将电压变换成电流、将电流变换成电压、将电压变换成频率与之成正比的脉冲。而我要做的就是设计一个能够同时产生正弦波、矩形波、三角波的这样一个电路。矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是他的重要组成部分；因为产生震荡，就是要求输出状态应按一定的时间间隔交替变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持时间。我选用的事LM358这样一种比较器。再产生矩形波的电路后面接一个三角波发生器，矩形波输入的前提条件下经过积分获得三角波。在三角波为固定频率或频率变化很小的情况下，采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。一．波形发生器的任务与要求设计制作一台能产生方波。三角波和正弦波的波形发生器。二.设计要求1.输出波形频率范围为0.02hz~20khz，且连续可调2.正弦波幅值为正负10v,失真度小于2%。3.方波幅值为10v。4.三角波峰值为20v.5.各种波形幅值均连续可调。6.设计电路所需的直流电源。三.设计思路先用一块LM358运放做出方波经过积分电路获得三角波，再由三角波经过低通滤波转为正弦波。四.原理图Multisim电路图五.电路的分析与计算没有接通时，，滞回比较器V0=+UZ，则集成运放同相输入端，同时给C充电，使VR由0上升，在Vi之前，不变；当时，V0跳变到-VZ。当V0=-VZ时,,同时C经反向输入端等效电阻）使VR降低，在VR＞Vi之前V0=-VZ不变，当VR＜Vi时，Vi跳变到+VZ（1）方波部分方波的波幅由稳压管的参数决定，这里使用１０Ｖ，方波的周期取决于充放电回路RC的数值。若R或C其中一个增大，和周期T均会增大，频率f也会增大。计算周期T：通过对方波发生电路的分析，可以想象，与改变输出电压的占空比，就必须使电容正向和反向充电的时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，则占空比可调。则可求出周期T：带入值得T=48.4f=1/T=20KH（２）三角波部分在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。如(b)图的仿真结果所示，当方波发生电路的输出电压u01=-Uz时，积分运算电路的输出电压u0将线性下降；而当u01=Uz时，将线性上升。（a）积分电路的输入电压u01，而且u01不是+Uz，就是-Uz，所以输出电压的表达式为式中u0(t0)为初态时的输出电压。设初态时u01正好从-Uz跃变为+Uz,则式子变为积分电路反向积分，u0随时间的增长线性下降，一旦u0=-UT，再稍减小，u01将从+Uz跃变为-Uz。式子变为U0(t1)为u01产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，u0随时间的增长线性增大，一旦u0=+UT，再稍加增大，u01将从-UZ跃变为+UZ，回到初态，积分电路又开始反向积分。电路重复上述过程，因此产生自己震荡。由以上分析可知，u0是三角波，幅值为±UT；u01是方波，幅值为±UZ，由于积分电路引入了深度电压负反馈，所以在负载电阻相当大的变化范围里，三角波电压几乎不变。设正向积分起始值为-UT，终了值为+UT，积分时间为二分之一周期，则有+UT=得出震荡周期震荡频率调节电路中的R5，可以改变震荡频率和三角波的幅值。仿真结果：(b)（3）正弦波部分在三角波电压为固定频率或频变化很小的情况下，可以考虑用低通滤波（或带通滤波）的方法将三角波变换为正弦波，输入电压的频率等于输出电压的频率。将三角波按傅里叶级数展开其中Um是三角波的幅值。电路如下图（a）(a)仿真结果：（ｂ）六.附录：Multisim——是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具