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正弦波 方波 三角波发生电路

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正弦波 方波 三角波发生电路----9eef9958-7160-11ec-a078-7cb59b590d7d

正弦波方波三角波发生电路

正弦波&周期；方波&周期；三角波产生电路

一、设计目的及要求：

1.1. 设计目的：

（1）.掌握波形产生电路的设计、组装和调试的方法；

（2）. 熟悉集成电路：集成运算放大器LM324，掌握其工作原理。1.2. 设计要求：（1）设计波形产生电路。

（2）信号频率范围：100hz——1000hz。（3）信号波形：正弦波。

二、 实验方案：

为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由r、c和l、c等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路的组成：放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅电路。

产生正弦波的条件与负反馈放大电路中产生自激的条件非常相似。然而，在负反馈放大器电路中，信号频率到达通带的两端，导致足够的附加相移，从而使负反馈变为正反馈。正反馈加到振荡电路中。振荡建立后，它只是一个频率的信号，没有额外的相移。

(a)负反馈放大电路(b)正反馈振荡电路

图1振荡器的方框图

比较图1(a)和(b)就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于 =十、。 由于正负号的变化，正反馈的放大系数为： = 0，因此X振荡电路的输入信号xiif .a，式中a是放大电路的放大倍数，f是反馈网络的放大倍数。 ..振荡条件：AF 1.

幅度平衡条件：af=1

相位平衡条件： AF= a+ f=±2n

振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一些，即要求|af|1..

这被称为起始条件。由于| AF | 1，振动开始后会产生振幅振荡，这需要三极管的大信号使用

的非线性特性去限制幅度的增加，这样电路必然产生失真。这就要靠选频网络的作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以获得正弦波输出。也可以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益，从而达到稳幅的目的。

通过RC电路将滞环电压比较器的输出信号反馈到输入端，形成矩形波信号发生器。然后通过积分电路产生三角波。通过改变方波的占空比，不仅可以得到锯齿波，还可以得到附加的矩形波。三角波通过低通滤波电路实现正弦波的输出。然后，通过比例放大电路获得所需的振幅；峰间信号波

该电路具有结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，对原器件要求不高，且成本低廉、调整方便。

图2方波、三角波、正弦波、锯齿波信号发生器原理框图

为更好理解两种电路的结构及原理，本文采用方案一产生正弦波，方案二产生方波和三角波。

三、 设计步骤：

3.1、rc正弦波振荡电路

RC串并联网络的电路如图3所示。RC串联臂的阻抗用Z1表示，RC并联臂的阻抗用Z1表示

图3rc串并联网络

阻抗用Z2表示。其频率响应如下Z1 R1 （1/J） C1） z2r2//(1/jc2) 1.Jr2c2 z2r2/(1jr2c2) z1z2r1（1/j）c1）+[r2/（1）Jr2c2）] [r1(1/jc1)](1jr2c2)r2 r1（1/j）c1）+jr1r2c2r2c2/c1r2 r1c21)j(r1c2)r2c1r2c1

共振频率为F0=

12πr1r2c1c2

当R1=R2和C1=C2时，共振角频率和共振频率分别为：‡0 幅频特性

，f0rc2rc

r1c2212 )(r1c2)r2c1r2c1 0r2c1 f r1c231r2c1

当f=f0时的反馈系数f，且与频率f0的大小无关，此时的相角f=0。即调节

谐振频率不会影响反馈系数和相位角。在调节频率的过程中，振动不会停止，输出振幅也不会改变。

3.2、基本文氏桥振荡电路

RC文丘里电桥振荡器的电路如图4所示。RC串并联网络为正反馈网络，增加了R3

和r4负反馈网络。

图4RC文丘里电桥振荡器

c1、r1和c2、r2正反馈支路与r3、r4负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。当c1

=C2，R1=R2

为满足振荡的幅度条件af=1，所以af≥3。加入r3r4支路，构成串联电压负反馈af1

因为AF>3。此时，正反馈超过负反馈，表明频率为f0的干扰将通过再生放大，导致整个电路进入振幅增大的振荡过程。此时，电路不稳定。 图5af>3时产生波形

3.2参数设计和操作3.2.1设备选择

集成运算放大器（lm324),二极管（1n4934），示波器(xsc1),固定电容（1nf),可变电容（0～9nf),及各种型号电阻。

3.2.2参数计算

根据稳定振荡条件：f0rc,在选频网络中，选择 R 158k 根据频率的变化范围

100hz～1000hz计算可变电容器c值如下;f100 2.rcmax cmax10nf 2.1581000001 21581000cmax 1000hz 2rcmin1 1000hz3 215810cmin cmin1nf 2158106f1000

因此，可变电容器的选择范围为0nf 9nf，与1NF电容器并联，总电容为

1nf~10nf内变化，而且保持两个可变电容同时变化。

3.3具有振幅稳定措施的文丘里电桥振荡电路

为了采取稳幅措施，可以加入二极管进行稳幅。同时为了幅值可调，可以在第一级运放后加一级运放电路，通过调整电位器来控制幅值的大小。电路原理图如下图所示：

图6振幅和频率可调的稳幅文丘里电桥正弦波产生电路 这是一个自动振幅控制电路，当信号较小时，二极管截止，因此100电阻不起作用，从而r3/r42.21,也就是此时振荡在积累，当振荡不断地增长，这两个二极管以交替半周导通的方式逐渐进入导通的状态，在二极管充分导通的限制下，r3的值会变为并

阻力降低了比率。然而，在达到该极限之前，振幅将自动稳定在二极管导通的中间水平，刚好满足R3/R4 2.

3.4波形仿真图

图71000hz正弦波波形

当电容c5和c6取最小值0时，总电容为1nf,由仿真波形图可以读出频率与幅值，频率为1000hz

图8100hz正弦波波形

当电容c3和c4取最大值9nf时，总电容为10nf,通过仿真图可以读出频率与幅值，频率为100hz。

3.5方波发生电路

工作原理：设某一时刻输出电压uo=+uz，则同相输入端电位uc=+ut。uo通过r12对电容c3正向充电。反相输入端电位uc随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，uc趋于+uz；一旦uc=+ut，再稍增大，uo就从+uz跃变为-uz，与此同时uc从+ut跃变为-ut。随后，uo又通过r对电容c3放电。反相输入端电位uc随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，uc趋于-uz；一旦uc=-ut，再稍减小，uo就从-uz跃变为+uz，与此同时，uc从-ut跃变为+ut，电容又开始反向充电。而上述过程周而复始，电路产生了输出状态的自动转换，便输出方波。

图9方波信号产生原理

由于图中所示电路电筒正向充电和反向充电的时间常数均为rc，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内uo=+uz的时间与uo=-uz的时间相等，uo为对称的方波，所以也称为该电路为方波发生电路。电容上电压uc（即集成运放反相输入端电位un）和电路输出电压uo波形如图所示。矩形波的宽度tk与周期t之比称为占空比，因此uo是占空比为1/2的矩形波。

根据电容器上的电压波形，在1/2周期内，电容器充电起始值为俄日UT，结束值为+UT，时间常数为R3C；当时间t趋于无穷大时，UC趋于+UZ。该方程可用一阶RC电路的三元法列出。上述电路输出状态跳变的临界条件为：U-=U+其中：U

当输出u0为高电平时： uoh哦 uolfuol

当输出U0为低电平时：

刚开始振荡建立时，由于电路中的电扰动，并通过正反馈，使输出很快变为高电平或低电平。 Tt1t2

而方波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数

两者都是RC，充电的总振幅也相等，因此UO=+UZ在一个周期内的时间等于UO=-UZ的时间，即方波T1=T2。

对t1由暂态过程公式：

加州大学（t）加州大学()[uc()uc（0）]e

对充电过程，t=∞时： u(uoh乌兹克）

t=0时： u（0）福尔引信 uc(t)uz[fuzuz]e T2t12. 2rcln(12)1fr3

2r12c3ln（19)

可知，调整电压比较器的电路参数r9、r2和uz可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻r9、r11、r12和电容c3的数值可以改变电路的振荡频率。

3.6三角波产生电路

由矩形波经积分电路得出，如图所示。

运算放大器U2D、R13、R16和C4构成逆积分器，比较器与积分器端对端连接形成闭环电路，形成能自动产生法向波和三角波的发生器。

图中滞回比较器的输出电压u UZ，积分电路的输出电压U0，当其输入电压 叠加原理，集成运放a1同相输入端电位 r2r1r2 r1r1r2 r2r2r1 r1r1r2

化妆 un1 0，则为阈值电压

因此，滞回比较器的电压传输特性如图所示。积分电路的输入电压时滞回比较器的输出电压u 你是 所以输出电压的表达式是 1t0u0t0u01t 0 是初始状态下的输出电压。u0t在哪里

01正好从-z

如果u跳到+UZ，上述公式应写成 uzt1t0u0t0

U0随时间的增加线性减小，积分电路反向积分。根据图2的电压传输特性，一旦u

将从uz跃变为-uz。使得上式变为

乌兹t2t1u0t1r3c u0t0为u01产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，

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lm358正弦波方波三角波产生电路

lm358正弦波方波三角波产生电路

《LM358正弦波、方波、三角波产生电路设计与应用》

一、引言

在电子领域中，波形发生器是一种非常重要的电路，它可以产生各种不同的波形信号，包括正弦波、方波和三角波等。LM358作为一款宽幅增益带宽产品电压反馈运算放大器，被广泛应用于波形发生器电路中。本文将探讨如何利用LM358设计正弦波、方波和三角波产生电路，并简要介绍其应用。

二、LM358正弦波产生电路设计

1. 基本原理

LM358正弦波产生电路的基本原理是利用振荡电路产生稳定的正弦波信号。通过LM358的高增益和频率特性，结合RC滤波电路，可以实现较为稳定的正弦波输出。

2. 电路设计

（1）LM358引脚连接。将LM358的引脚2和3分别与电容C1和C2相连，形成反馈电路，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。

（2）RC滤波电路。在LM358的输出端接入RC滤波电路，通过调节电阻和电容的数值，可以实现所需的正弦波频率和幅值。

3. 电路测试

连接电源并接入示波器进行测试，调节RC滤波电路的参数，可以观察到稳定的正弦波信号输出。

三、LM358方波产生电路设计

1. 基本原理

LM358方波产生电路的基本原理是通过LM358的高增益和高速响应特性，结合反相输入和正向输入，实现对方波信号的产生。

2. 电路设计

（1）LM358引脚连接。将LM358的引脚2和3分别与电阻R1和R2相连，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。

（2）反相输入和正向输入。通过R1和R2的分压作用，实现LM358反相输入和正向输入，从而产生方波输出。

3. 电路测试

连接电源并接入示波器进行测试，调节R1和R2的数值，可以观察到稳定的方波信号输出。

四、LM358三角波产生电路设计

1. 基本原理

LM358三角波产生电路的基本原理是通过LM358的反相输入和正向输入结合，实现对三角波信号的产生。

《模拟电子》课设--正弦波-方波-三角波产生电路

《模拟电子》课设--正弦波-方波-三角波产生电路

模拟电子技术

课程设计报告

1 课程设计报告

1．设计课题

设计正弦波-方波-三角波产生电路

2．课程设计目的

《模拟电子技术课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决实际问题来巩固和加深在《模拟电子技术》课程中所学的理论知识和实验技能。设计训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，并去完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。本实验用Multisim软件完成正弦波-方波-三角波产生电路的设计。

3．系统知识介绍

函数信号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，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种。如先运用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过滞回比较器将正弦波转化为方波，最后经过积分电路后将其变为三角波。

4．电路方案与系统、参数设计

（1）电路系统设计

本次设计采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，此电路的振荡频率较低，一般在1MHz以下，基本符合本设计的参数要求，它是以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，以二极管结合电阻构成稳幅电路，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小等优点。 2 通过滞回比较器将正弦波转化为方波，采用双稳压二极管用于输出电压的限幅，后通过电压跟随器提高带负载能力。

最后通过一个积分电路将正弦波转化为三角波，采用两个电容分别满足低频与高频的要求，在最大程度上减小三角波的失真度。

（2）电路功能框图

本次设计采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，然后通过滞回比较器将正波转化为方波，最后通过一个积分电路将正弦波转化为三角波，其具体功能框图如图（1）所示：

将方波转换成正弦波的独立电路

将方波转换成正弦波的独立电路

将方波转换成正弦波的独立电路

上网时间：2006-01-01

John R. Ambrose 著

很多微控制器(MCU)或PIC都有用于产生正弦波但是效果却不甚理想的数模转换器(DAC)输出。一般来说它们的分辨率都比较低(8到10比特)，总谐波失真率(THD)在1%内。或者，MCU或PIC使用一个带方波输出的五阶或七阶开关电容滤波器，并连接到MCU的两个I/O引脚上。一个输出被用作滤波器输入，另一个输出被用作滤波器时钟。此外，这两个输出必须是方波，并以100:1的比率跟随。

因为MCU不仅要产生一个正弦波，它还进行更多处理，所以将两个定时器或一个定时器绑定至固件通常需要很多系统开销。因此系统设计工程师不得不使用更快或更加昂贵的MCU。

这里有一个更好的办法，即利用RDD104可选的4各十进制CMOS除法器和一个MSFS5 开关电容滤波器来构建一个双芯片、失真率为0.2%的正弦波源。RDD104有两个引脚，可以从四个除法器divide-by-10、divide-by-100、divide-by-1000和divide-by-10k中选择一个。在引脚5连接外部时钟或带一个晶振，该器件就可使用。最大频率在5V直流电压下为1.5 MHz。

文中给出了方波-正弦波转换示意图。RDD104的引脚5和引脚6连接一个晶振以及一个10MΩ的电阻。引脚5还接有一个100pF的电容(C5)。MSFS5的输入电容，以及RDD104引脚6与MSFS5引脚4之间的连接具有与晶振引脚2相等的电容。由于DIV_SEL_1电平低，DIV_SEL_2电平高，所以选择100:1除法器。

MSFS5 是一个引脚可选的、七阶、低通/6端带通开关电容滤波器。这个具有8个引脚的IC可以用在Butterworth、Bessel或椭圆低通滤波器上，还可用于倍频程、1/3和1/6倍频程带通滤波器上。RDD104的Clock_Out交流耦合到MSFS5的时钟输入。设置MSFS5为1/6倍频程带通操作以实现在基频无衰减情况下方波谐波的最大衰减。可通过将FSEL和TYPE连接到VDD获得带通和1/6倍频程配置。设置滤波器为单电源运行，VDD为5V，VSS为0，GND通过2个电阻(R4和R5)连接到中间电源。用一个0.1μF的电容作为输入去耦。RDD104的输出通过两个10kΩ的电阻衰减，并交流耦合到MSFS5的滤波器输入端。

555定时器构成的方波三角波正弦波发生器设计报告

555定时器构成的方波三角波正弦波发生器设计报告

555定时器构成的方波三角波正弦波发生器设计报告

设计报告：555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器

一.引言

数字电子技术在现代电子设备中得到广泛应用，定时器作为一种常用的集成电路，在实际电路设计中起着重要的作用。本报告将介绍基于555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器的设计方法和原理。

二.设计原理

1.555定时器简介

2.方波发生器的设计

方波发生器是利用555定时器的比较器功能来实现的。具体步骤如下：

（1）将一个电阻和一个电容连接到555的引脚，构成一个RC电路。

（2）分压电路使输入电压达到比较器的阈值。

（3）连接一个LED或其他负载到输出引脚。

3.三角波发生器的设计

三角波发生器基于方波发生器的基础上，通过使用一个二阶RC滤波器来获得平滑的三角波。具体步骤如下：

（1）将一个电阻和一个电容串联到555的引脚。

（2）将滤波电容接在555的引脚上，形成一个RC滤波器。

（3）连接一个负载到滤波电容的两端。 4.正弦波发生器的设计

正弦波发生器是通过利用555定时器构成的线性电压控制振荡器实现的。具体步骤如下：

（1）将一个电阻和一个电容连接到555的引脚，构成一个RC电路。

（2）将555的引脚与反相放大器相连。

（3）将反相放大器的输出连接到555的控制电压输入引脚，通过一个电阻和二极管连接到电源。

三.实验结果与分析

使用仿真软件对方波、三角波、正弦波发生器进行仿真，得到以下结果：

（1）方波发生器：输出波形为高电平和低电平的方波，频率由RC电路的电阻和电容决定。

（2）三角波发生器：输出波形为逐渐上升和下降的三角波，通过RC滤波电路生成。

（3）正弦波发生器：输出波形为正弦波，通过线性电压控制振荡器实现。

四.结论

本报告介绍了基于555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器的设计原理和实验结果。方波和三角波发生器是利用555定时器的比较器和滤波器功能实现的，而正弦波发生器则利用线性电压控制振荡器来生成正弦波。这些电路在现代电子设备中得到广泛应用，具有重要的实际意义。