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定时器产生三种波形发生器文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]目录摘要各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。
电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。
在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。
波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。
关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
第一章方案提出三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。
（1）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器。
（2）可以选用专门的函数信号发生器，如8038（3）由555定时器所构成的多谐振动器产生方波, 方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。
比较以上几种方案：（1）方案比较简单同时也能产生任意波形并达到很高的频率。
但成本较高。
（2）它们虽然能够甚好的实现波形的产生但是功能较少，太单一。
郑州科技学院《模拟电子技术》课程设计题目占空比可调矩形波-三角波发生器学生姓名专业班级学号院（系）指导教师完成时间年月日目录1 课程设计的目的 (1)2 课程设计的任务与要求 (1)3 设计方案与论证 (1)4 设计原理及功能说明 (8)5 单元电路的设计（计算与说明） (11)5.1 参数计算 (11)5.2 元件计算 (12)6 硬件的制作与调试 (16)7 总结 (17)参考文献 (18)附录1：总体电路原理图 (19)附录2:元器件清单 (19)1 课程设计的目的利用模电知识设计一个占空比可调的矩形波-三角波发生器。
进一步巩固简熟悉易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法。
学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力，以及调试电路并根据测试结果分析影响实验结果的可能因素，适当的对电路进行改进。
2 课程设计的任务与要求掌握波形发生电路设计和调试的方法。
掌握波形发生电路参数的计算方法。
振荡频率范围：500~1000赫兹；三角波幅值调节范围：1~2伏。
根据题目要求，选定电路结构。
计算和确定电路中的元件参数。
调试电路，以满足设计要求。
写出设计总结报告。
3 设计方案与论证函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证经济、方便、优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的原件，焊接出具体的实物图，并在实验室对焊接好的实物图进行调试，观察效果并与最初的设计要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
占空比可调的矩形波发生电路1简介可调的矩形波发生电路是一种用于产生矩形波信号的电路，其特点是可以调节其占空比。
矩形波是在电子电路中最常用的波形之一，它可以用来制作各种谐波，也可以用来检测脉冲信号中的脉冲宽度。
一般来说，矩形波是由一个持续变化的脉冲序列组成的，它拥有脉冲上升和下降沿，从而具有定义良好的占空比。
可调的矩形波发生器是一种特殊的电路，它可以通过调整参数来控制脉冲的占空比，从而改变矩形波的其他特性，如频率、幅度等。
2原理可调的矩形波发生电路通常由两个主要部分组成：信号处理电路与比较电路。
信号处理电路由一组基于非线性特性的元件组成，如反相器，好多晶体管等，它们可以产生改变形状的余弦电压、正弦电压等曲线。
这种曲线的变化将随着输入电压的变化而变化，并将曲线的半周期变更为矩形波，从而产生了脉冲序列。
比较电路的作用是检测每个脉冲的占空比。
它包括两个参考电压，一个是可调电压，另一个是固定值。
当由信号处理部分输出的电压高于可调参考电压时，比较电路就会产生一个高电平输出信号；当电压低于可调参考电压时，比较电路就会产生一个低电平输出信号。
通过改变可调参考电压，可以调节每个脉冲的占空比，从而改变矩形波的其他特性。
3应用可调的矩形波发生器的应用在电子领域非常广泛，它可以用于各种数据通信设备、电力系统调控以及脉冲调制、脉冲宽度调节等。
例如，在数据传输方面，可调的矩形波发生器可以用来识别发射器模式和调整脉冲宽度，从而调节信号的传输速率。
在电力系统调控中，它可以用来实现电压和频率调整功能，从而保证系统的正常运行。
另外，它还可以用于实现脉冲调制和脉冲宽度调节，从而实现某些简单的数字信号接收与处理功能。
4结论可调的矩形波发生电路是一种用于产生矩形波信号的电路，其特点是可以调节其占空比。
它包括信号处理部分和比较部分，可以通过改变可调参考电压来调节每个脉冲的占空比，从而改变矩形波信号的其他特性。
可调的矩形波发生电路的应用非常广泛，它可以用于数据传输，电力系统调控以及脉冲调制和脉冲宽度调节等。
（封面）天津理工大学中环信息学院电子技术课程设计设计题目:矩形波、三角波发生器姓名：薄一慧学号：12050095系别：电子信息工程系专业班级：通信工程2班开始日期：2014年6月9日完成日期：2014年6月20日指导教师：彭利标成绩评定等级天津理工大学中环信息学院课程设计任务书系别：电子信息工程系班级：12 通信工程2班姓名：薄一慧学号：12050095本表附在课程设计说明书的目录之后。
天津理工大学中环信息学院课程设计成绩评定表系别：电子信息工程系班级：12 通信工程2班姓名：薄一慧学号：12050095本表附在课程设计任务书之后。
目录一、设计意义 (4)1.1、任务 (4)1.2、完成措施 (4)二、设计方案比较 (4)2.1、方波-三角波的产生方案 (4)(1)滞回电压比较器 (4)(2)方波三角波发生器 (7)2.2、方波-三角波的产生方案二 (8)(1)由集成运放构成的三角波—方波发生器原理图 (8)(2)由集成运放构成的三角波—方波发生器输出波形 (8)三、电路组成框 (10)3.1、方波-三角波发生电路组成框图 (10)3.2、方波形成的工作原理 (10)四、电路原理图 (12)4.1、方波-三角波发生器的电路原理图 (12)4.2、方波-三角波发生器的元件清单 (12)五、组装及技术指标及仿真 (13)5.1、输出方波的仿真 (13)六、总结 (14)一、设计意义众所周知,制作函数发生器的电路有很多种。
本次设计采用的电路是基于运放的试验电路。
由理论分析知,电压比较器可以产生方波,积分电路可以产生三角波,三角波再经过差动放大器可以产生正弦波。
向电压比较器输入三角波就可以产生方波,于是可以将积分电路的输出作为电压比较器的输入。
各种波形频率段的调整可以由外电路的改变来实现。
它的成本不高，电路简单，使用方便，有效地节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。
波形发生器广泛的用于各大院校和科研场所。
实验二占空比可调的矩形波发生器实验一、实验目的1.掌握NE555、ICM7555等定时器芯片的使用方法；2.了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。
二、实验原理1.定时器介绍555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。
通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。
一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。
双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。
图1为555集成电路内部结构框图。
其中由三个5KΩ的电阻R1、R2和R3组成分压器，为两个比较器C1和C2提供参考电压，当控制端VM悬空时（为避免干扰V M端与地之间接一0.01μF左右的电容），VA=2VCC/3，VB=VCC/3，当控制端加电压时V A=V M，V B=V M/2。
放电管TD 的输出端Q'为集电极开路输出，其集电极最大电流可达50mA ，因此具有较大的带灌电流负载的能力。
555集成电路的输出级为推拉式结构。
D R 是置零输入端，若复位端D R 加低电平或接地，不管其他输入状态如何，均可使它的输出VO 为“０”电平。
正常工作时必须使DR 处于高电平。
2．功能555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。
由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。
基于proteus的占空比可调的方波和三角波发生器设计报告书武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书摘要Proteus是一个完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，其中我们经常用的ISIS为功能强大的原理布线工具，ARES PCB设计为PCB设计系统，由于其强大的功能，灵活方便的使用方法，越来越受到电子工程师的青睐，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统单片机应用系统、ARM应用系统的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及的。
这次基础强化，我们将用proteus实现占空比可调的方波信号发生器的仿真设计及实验。
关键字: proteus，占空比可调，方波发生器I武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书 1 proteus软件简介及应用1.1 proteus软件介绍Proteus是一个完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，其中我们经常用的ISIS为功能强大的原理布线工具，ARES PCB设计为PCB设计系统，软件已有近20年的历史，在全球拥有庞大的企业用户群，是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有目标原型时就可对系统进行设计、测试与验证。
由于Proteus软件包括逼真的协同仿真功能，得到了包括剑桥大学在内的众多大学用户作为电子学或嵌入式系统的课程教学、实验和水平考试平台。
目前，Proteus在国内单片机开发者及单片机爱好者之中已开始普及，有很多开发者已经开始用此开发环境进行仿真。
Proteus 软件性能完善而且功能强大，使用起来也非常方便，充分考虑了人机之间的交互，采用了windows应用界面，对操作者来说容易上手，它是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。
其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等，而且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统（单片机应用系统、ARM 应用系统）的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及的。
引言尽管近30年来以大规模集成工艺为依托的各种数字电路的问世，逐渐代替了各种传统的模拟电路的使用领域，但是物理世界毕竟还是模拟的，和物理世界各种现象的接口，仍然需要靠模拟电路来承担。
即便在某一功能块中，模拟电路所占份量可能很少，但是这一部分或许是整个系统就设计和实现来说最具挑战性的部分，而且往往在系统性能上起着关键作用。
尤其是当速度和功率成为至关重要的因素时，模拟电路就更显突出。
运算放大器和各种模拟集成电路是使用最为广泛的一类模拟器件。
随着及程度的提高、性能的改善，愈来愈受到人们的青睐；在工业控制、遥控遥测、仪表仪器等领域成为不可或缺的器件。
传统上隶属于模拟电子学领域的很多功能，今天都用数字形式给予实现了。
然而，物理世界本来就是模拟的，这表明，总是需要模拟电路去适应这些物理信号，像和传感器相连的电路，以及把模拟信息转换为数字信息，供进一步处理，和从数字信息转换回模拟信息供物理世界再利用等这样一些电路，都还需要用到模拟电路。
因此，当今的许多使用，最好是由混合模式的集成电路（混合模式IC）和系统来提出。
它依赖模拟电路和物理世界接口，而数字电路则用作处理和控制。
即便这个模拟电路或许进展这个芯片面积的一小部分，但它往往却是设计中极具挑战性的部分，并且在整个系统的性能上起着关键作用。
随着电子技术和计算机技术的飞速发展，电子电路及其使用系统设计手段也越来也越先进。
传统的电子电路和系统设计方法，周期长、耗材多、效率低，难以满足电子技术飞速发展的要求。
“电子工作台”，即EWB（Electronic Workbench），是将先进的计算机技术使用电子设计和仿真过程的新技术，它已被广泛的使用于电子电路分析、设计、仿真、印制电路板的设计等各项工作之中。
EWB 为使用者提供了一个集成一体化的设计和试验环境，创建电路、试验分析和结果输出在一个集成菜单系统中可以全部完成，使电子电路及系统的设计产生了划时代的变化，极大地提高了设计质量和效率。
占空比可调的可变三角波发生设计姓 名学 号 院、系、部 班 号 完成时间※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※※※ 2013级 模拟电子技术课程设计摘要可变三角波发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器，其应用及其广泛。
此课程设计介绍了利用数字电路技术第六章中的占空比可调的555无稳态多谐振荡器电路产生矩形波，多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生矩形脉冲，由它作为基准脉冲，再由其产生的波形经过模拟电子技书第七章中的积分电路，最后变换成三角波并输出。
在三角波发生电路中，使积分电容充电和放电时间常数不同，且相差悬殊，在输出端即可得到锯齿波信号。
并且做出的产品的各种信号参数可以通过调节外接电阻和电容的参数值进行调节，为快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。
关键词:三角波多谐振荡器自激振荡积分电路目录第1章设计任务与要求 (1)第2章方案与论证 (1)第3章仿真与调试 (2)第4章结论与心得 (4)参考文献 (4)第1章设计任务与要求试用555构成无稳态多谐振荡器，提供基准脉冲，并通过RS触发器，延时电路和积分电路设计一可变三角波产生器。
第2章方案与论证用555定时器组成的多谐振荡器暂态宽t w1≠t w2，而且占空比是固定不变的。
占空比：改变R1或改变R2都会引起周期T的改变。
在实际应用中常常需要频率固定而占空比可调。
占空比可调多谐振荡器电路特点：电容C的充、放电通路分别用二极管D1和D2隔离。
R W为可调电位器。
D1充电时，只和R1有关，t w1 = 0.7R1C ,D2放电时，只和R2有关，t w2= 0.7R2C,通过改变R W,而不改变R1+R2相加之和电路振荡周期T=0.7(R1+R2)C ，0.7 R1C R1 =0.7( R1 + R2 )CR1 + R2R1，q = 50% 如果取R1=R2,V O输出为对称方波。
反相输入型积分电路，其输出电压是将输入电压对时间的积分值除以时间所得的商，即Vout=-1/C1R1∫Vin dt，由于受运放开环增益的限制，其频率特性为从低频到高频的-20dB/dec倾斜直线，故希望对高频率信号积分时要选择工作频率相应高的运放。
目录摘要 (2)第一章方案提出 (3)第二章电路的基本组成及工作原理 (5)第一节系统组成框图 (5)第二节方波的产生 (5)第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现） (8)第四节由三角波输出正弦波 (10)第三章555定时器的介绍 (12)第一节电路组成 (12)第二节引脚的作用 (14)第三节基本功能 (15)第四章元件清单 (16)第五章总结 (18)附录及参考文献 (19)第一节附录 (19)一多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 (19)二电路原理图 (21)第二节参考文献 (23)摘要各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。
电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。
在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。
波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。
关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
第一章方案提出三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。
模拟电子技术课程设计任务书一、设计题目：波形发生器的设计（二）方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器二、设计目的1、研究正弦波等振荡电路的振荡条件。
2、学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。
三、设计要求及主要技术指标设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。
1、方案论证，确定总体电路原理方框图。
2、单元电路设计，元器件选择。
3、仿真调试及测量结果。
主要技术指标1、正弦波信号源：信号频率范围20Hz〜20kHz连续可调；频率稳定度较高。
信号幅度可以在一定范围内连续可调；2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调；3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。
四、仿真需要的主要电子元器件1、运算放大电路2、滑线变阻器3、电阻器、电容器等五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。
1、对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。
2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。
3、给出完整的电路仿真图。
4、体会与收获。
1.正弦波输出电路44I———R13D28.2kQ1N4007，/A Key=A1718R910kQR80_V2—,12V~0LM324ADR7241k 。
27R4VvV15C'kQ —II—4.7nF22-WV C2k。
LM324ADV112VLM324AD_R616R1—13kh z—R12如图所示为频率可调、幅度可调的正弦波振荡电路。
该电路由两级移相电路和一级分线性反相放大器串接而成。
移相电路采用集成运算放大器A1、A2和RC的组合。
由于反相器A3的相移是180。
，所以，两级移相电路也应移相180。
，以保证电路振荡所要求的总相移360。
的条件。
二极管D1、D2在电压较低时动态电阻很大，所以As组成的反相电路增益很高，保证电路的起振。
可变三角波发生器姓 名学 号 院、系、部 班 号 指导教师 完成时间※※※※※※※※※ ※※※※※※※※※※※※※※※2010级模拟电子技术课程设计目录目录...........................................一、摘要 ......................................二、课程设计名称与要求..........................三、设备选择...................................四、设计方案..................................4.1 原理....................................4.2 电路构成与解析...........................4.3 设计方案及电路图 .........................五、结论 ......................................六、设计收获和体会 .............................七、参考文献...................................一、摘要在模拟和数字电路系统中，常常需要各种波形的信号。
特别是正弦波、方波、三角波等基础波形，用来作为测试信号，控制信号或信号源等。
为此我们需要能产生标准的，失真度小的信号发生器。
本课程设计要求做一个能产生可变三角波的发生器。
在理论上555定时器可以产生方波。
若在555定时器后面再接一个积分电路，这样理论上了可以把方波转换成三角波。
本课题设计是基于555定时器构成的多谐振荡器和积分电路来产生占空比可调的三角波波形信号，以用于不同功能的电路。
关键词：方波，三角波，555定时器，积分器二、课程设计名称与要求课程设计名称: 占空比可调的三角波发生器。
内容与要求：试用555构成无稳态多谐振荡器，提供基准脉冲，并通过积分电路 ,设计一可变三角波产生器。
北京邮电大学电子电路综合设计实验实验报告实验题目：函数信号发生器院系：信息与通信工程学院班级：姓名：识涯学号：班内序号：一、课题名称：函数信号发生器的设计二、摘要：信号发生器又称信号源或振荡器，可产生不同波形、频率、幅度和调制情况的信号，为电子测量提供符合一定技术要求的电信号。
信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
本实验电路由方波—三角波发生电路和三角波—正弦波震荡电路组成，利用积分电路和差分电路实现了方波，三角波，正弦波三种波形的输出，并使用电位器实现了频率及占空比的调节功能。
关键词：方波三角波正弦波频率可调幅度三、设计任务要求：1．基本要求：设计制作一个简易方波——三角波——正弦波信号发生器，供电电源为±12V，要求频率调节方便，并满足下列指标要求：1、输出频率能在1KHZ～10KHZ范围内连续可调。
2、方波输出电压峰峰值UOPP＝12V（误差<20%），上升、下降沿均小于10μS；3、三角波输出电压峰峰值Uopp＝8V （误差<20%）；4、在1KHZ～10KHZ的频率范围内，正弦波输出电压峰峰值Uopp≥1V，无明显失真。
2．提高要求：1、将输出方波改为占空比可调的矩形波，占空比可调范围30%--70%2、自拟其它功能。
四、设计思路实验设计函数发生器实现方波、三角波和正弦波的输出，其可采用电路图有多种方案。
本实验采用的设计方案如下图所示图1 总体结构框图首先，由比较器构成方波振荡电路，比较器输出的方波信号经由积分器构成的方波-三角波变换电路形成三角波，采用运放组成积分电路，可以得到比较理想的波形。
再经过差分放大器构成的三角波-正弦波变换电路，生成正弦波信号。
在方波和三角波发生电路中添加电位器调节，可使其频率及占空比在一定范围内改变；五、分块电路与总体电路的设计1．方波—三角波产生电路如图三所示为方波——三角波振荡电路。
由于采用了运放组成的积分电路，可以得到比较理想的方波和三角波。
模拟电路课程设计报告（1）题目：方波-三角波发生器专业：电子信息工程系09自动化班级：（1）班姓名：同组队员：学号:日期： 2010年 12月方波—三角波发生器设计要求振荡频率范围：500Hz ~ 1KHz三角波幅值调节范围：2~4 V集成运算放大器的选用：F007，ICL8038或自选一、前言在人们认识自然，该着自然过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。
信号源主要给被测电路提供所需的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。
可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，他不是测量一起，二十根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。
传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟继承电路构成，其电路结构复杂，所需元件多，不能根据实际需要灵活扩展。
随着微电子技术的发展，运用单片机技术，各种数字芯片技术，通过一些建议的硬件电路，生产数字式的方波，三角波等幅值可调的信号。
与现有各类有各类波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作方便。
二、方案论证方案一∶采用传统的直接频率合成器。
这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。
但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。
方案二∶采用锁相环式频率合成器。
利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。
这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。
但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。
基于AT89C51的函数信号发生器设计设计团队：郭栋、陈磊、集炜、査荣杰指导老师：程立新2011-11-13目录1、概述 (3)2、技术性能指标 (3)2.1、设计内容及技术要求 (3)3、方案的选择 (3)3.1、方案一 (4)3.2、方案二 (6)3.3、方案三 (6)4、单元电路设计 (6)4.1、正弦波产生电路 (6)4.2、方波产生电路 (8)4.3、矩形波产生锯齿波电路 (99)5、总电路图 (10)6、波形仿真结果 (1010)6.1正弦波仿真结果 (10)6.2矩形波仿真结果 (11)6.3锯齿波仿真结果 (11)7、PCB版制作与调试 (12)8、元件清单 (134)结论 (14)总结与体会 (14)参考文献 (15)函数信号发生器1、概述信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
2、技术性能指标2.1、设计内容及技术要求：设计并制作一个信号发生器，具体要求如下：1、能够输出正弦波、方波、三角波；2、输出信号频率范围为10Hz——10KHz；3、输出信号幅值：正弦波3V，矩形波10V，锯齿波4V；4、输出矩形波占空比50%-95%可调，矩形波斜率可调。
5、信号发生器用220V/50Hz的工频交流电供电；6、电源：220V/50Hz的工频交流电供电。
按照以上技术完成要求设计出电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim进行必要的仿真，用PCB软件进行制板、焊接，然后对制作的电路完成调试，撰写设计报告测，通过答辩3、方案的选择根据实验任务的要求，对信号产生部分可采用多种方案：如模拟电路实现方案，数字电路实现方案，模数结合实现方案等。
郑州科技学院《模拟电子技术》课程设计题目占空比可调矩形波-三角波发生器学生姓名专业班级学号院（系）指导教师完成时间年月日目录1 课程设计的目的 (1)2 课程设计的任务与要求 (1)3 设计方案与论证 (1)4 设计原理及功能说明 (8)5 单元电路的设计（计算与说明） (11)5.1 参数计算 (11)5.2 元件计算 (12)6 硬件的制作与调试 (16)7 总结 (17)参考文献 (18)附录1：总体电路原理图 (19)附录2:元器件清单 (19)1 课程设计的目的利用模电知识设计一个占空比可调的矩形波-三角波发生器。
进一步巩固简熟悉易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法。
学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力，以及调试电路并根据测试结果分析影响实验结果的可能因素，适当的对电路进行改进。
2 课程设计的任务与要求掌握波形发生电路设计和调试的方法。
掌握波形发生电路参数的计算方法。
振荡频率范围：500~1000赫兹；三角波幅值调节范围：1~2伏。
根据题目要求，选定电路结构。
计算和确定电路中的元件参数。
调试电路，以满足设计要求。
写出设计总结报告。
3 设计方案与论证函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证经济、方便、优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的原件，焊接出具体的实物图，并在实验室对焊接好的实物图进行调试，观察效果并与最初的设计要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察，测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、运用最广泛的一类电子仪器。
本次设计的是较为简单的占空比可调的矩形波-三角波发生器。
其中的整体设计方案如下。
图3-1 设计总原理框图产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
函数发生器电路组成为由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，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。
矩形波产生原理因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。
电压传输特性如图所示。
图3-2 矩形波原理图设某一时刻输出电压u=+U Z，则同相输入端电位u=+U T。
u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u随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，u趋于+U Z；一旦u=+U T，再稍增大，u就从+U Z跃变为-U Z，与此同时u从+U T 跃变为-U T。
随后，u又通过R3对电容C放电，如图中箭头所示。
反相输入端电位u随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，u趋于-U Z；一旦u=-U T，再稍减小，u就从-U Z跃变为+U Z，与此同时，u从-U T跃变为+U T，电容又开始正向充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
波形分析及主要参数由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均为R3C，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内u=+U Z 的时间与u=-U Z的时间相等，u为对称的方波，所以也称该电路为方波发生电路。
电容上电压u和电路输出电压u波形如图所示。
矩形波的宽度T与周期T之比称为占空比，因此u是占空比为1/2的矩形波。
利用一阶RC电路三要素法可列出方程，求出振荡周期振荡频率f=1/T。
调整电压比较器的电路参数R1、R2和U Z可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R1、R2、R3和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。
三角波产生原理图3-3 三角波产生原理图如图所示为具有三角波和矩形波输出的振荡电路。
该电路由密勒积分器A2和施密特触发器A1构成，可以产生三角波和矩形波输出。
振荡频率由密勒积分器的时间常数(R3+R4)C1和触发器的滞后电压Vcc(R1+R2)/(R1+R2+R3)确定，其中Vcc为电源电压。
调节电阻R3可以改变振荡频率，而调节电阻R2既可以改变三角波的输出幅度，也可以改变振荡频率。
A2输出三角波，A1输出矩形波，它们之间相位差为90度。
正弦波产生原理将三角波通过一个差分放大电路产生正弦波。
差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，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的传输特性曲线的非线性，波形变换过程中，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好;三角波的幅度U im应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。
用差分放大电路实现三角波到正弦波。
另外也可以利用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波。
图3-4 RC桥式正弦波振荡电路原理图如图，其中R1、C1、R2、C2为串并联选频网络，接于运放的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。
R3、R4 、Rp组成负反馈网络，调节Rp即可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压放大倍数，使之满足自激振荡的幅度条件。
二极管的作用是输出限幅，改善输出波形。
这里只简单介绍稳幅措施。
为了稳定振荡幅度，通常是在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调整负反馈放大电路的电压放大倍数，从而维持输出电压幅度的基本稳定。
两个二极管为稳压元件。
当输出电压的幅度较小的时，电阻R4两端的电压较小，二极管VD1、VD2截止。
负反馈系数由R3、Rp、R4决定。
当输出电压的幅度增加到一定程度时，二极管导通，其动态电阻与R4并联，是反馈系数加大，电压放大倍数下降。
输出电压的幅度越大，二极管的动态电阻越小，电压放大倍数越小，从而维持输出电压的幅度基本稳定。
4 设计原理及功能说明设计采用前置矩形波发生电路，然后对所得到的矩形波进行积分电路积分，最后输出三角波。
矩形波发生电路实际是由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成，如图4-1，其中R1、R2与集成运放组成滞回比较器，电阻R4和电容C组成充放电回路，稳压管D3、D4和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器输出电压稳定在正负Uz。
要得到占空比可调的三角波则必须要使矩形波的占空比可调。
要得到占空比可调的矩形波，可通过改变电路中充放电时间常数来实现。
如图4-2图4-2图中电位器和两个二极管的作用是将电容和放电的回路分开，调节充电和放电两个时间常数的比例。
如果将电位器向下滑动，则充电时间常数减小，放电时间常数增大，于是输出端为高电平的时间缩短，低电平的时间增长。
图4-3 总原理图前置的为矩形波产生电路，通过R6经过微分电路微分后得到三角波。
使用电路仿真软件multisim仿真可以直观的检查电路的运行情况。
图为测试结果：图4-4 矩形波图4-5 矩形波-三角波根据总原理电路图可以看出由于矩形波的占空比可以调节，故三角波的占空比也可以适当调节，并且R6电位器可以改变电阻的大小来改变三角波幅度。
5 单元电路的设计（计算与说明）5.1 参数计算占空比由图可知，在U o=‐U z期间，积分电路的输出电压Uo往正方向线性增长，此时U+也随着增长，当增长至U+=U-=0时，滞回比较器的输出电压U O1发生跳变，而发生跳变时的U O值是使三角波的最大值U om。
将条件U O1=-U Z,U+=0和U o=U om代入下式可得：0=R1R1+R2 (-U z )+R2R1+R2 U om可解的三角波的输出幅度为:U om =R1R2 U z 占空比当忽略二极管的导通电阻时经分析可知：T 1=(R 6+R 10)C ㏑(1+2R1R2 )T 2=(R 6+R 9)C ㏑(1+2R1R2 )输出波形的震荡周期为：T=T 1+T 2=(2R 6+R 8)C ㏑(1+2R1R2 )占空比为：D=T1T =R6+R102R6+R8带入数值可计算得三家漂泊占空比可调范围为33.3%-66.6%5.2 元件计算设计所选的元件应遵循经济、实用、效果好的原则。
在购买元件前应当先做了解，考虑好一些难买元件的替代品，以防意外。
电容：本设计需要的电容为100ｎＦ、1uF 各一个。
电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。
在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。
使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。
不同电路应该选用不同种类的电容。
揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。
电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。
安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。
在电路中100nf的电容主要作用为储能进行充放电，1uf电容主要作用为滤波。
在选取电容时应优先考虑以上特点。
1uf电容可选择铝电解电容器。
它在电子线路中的基本作用一般概括为：通交流、阻直流，具有滤波、旁路、耦合和快速充放电的功能，并具有体积小、储存电量大、性价比高，它的特点是容量大，但是漏电大，误差大，稳定性差，常用作交流旁路和滤波，在要求不高时也用于信号耦合。
电解电容有正、负极之分，使用时不能接反。
100nf电容可选择铝电解电容器或者瓷介电容，用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。
它又分高频瓷介和低频瓷介两种。
