三角波发生电路设计说明
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方波三角波发生器设计设计思路:方波和三角波都是周期信号,因此我们可以使用周期信号发生器的原理来设计方波三角波发生器。
具体的设计思路如下:1.方波发生器设计:方波信号由高电平和低电平组成,所以我们需要设计一个产生高电平和低电平的电路。
可以使用一个三极管作为开关来实现方波的产生。
当输入信号为高电平时,三极管导通,输出高电平;当输入信号为低电平时,三极管截止,输出低电平。
2.三角波发生器设计:三角波信号是一个连续上升和下降的斜线信号,所以我们需要设计一个连续改变输出电压的电路。
可以使用一个集成电路比如操作放大器(OP-Amp)作为三角波发生器的核心组件。
使用一个电容和两个电阻来控制输出电压的上升和下降。
设计步骤:1.方波发生器设计:(1)选择一个适当的三极管,根据其参数确定电路中的电阻值。
(2)使用电阻和电源电压来确定三极管的偏置电压。
(3)将输入信号与三极管的基极相连。
(4)根据输入信号的高低电平改变三极管的导通和截止状态,从而实现方波的产生。
2.三角波发生器设计:(1)选择一个合适的操作放大器,根据其参数确定电路中的电阻值。
(2)使用电阻和电源电压来确定操作放大器的工作点。
(3)使用一个电容和两个电阻来控制操作放大器的输出电压的上升和下降。
(4)将操作放大器的输出电压与输入信号相连,并通过电容和电阻控制输出波形。
测试与调节:完成方波和三角波发生器的设计后,可以进行测试和调节,以确保输出信号的准确性和稳定性。
可以使用示波器来观察和测量输出波形,并通过调节电路中的电阻和电容来调节输出波形的频率和幅度。
此外,还可以根据需要进行性能优化和稳定性测试,以确保方波三角波发生器的正常工作。
总结:本文介绍了方波三角波发生器的设计思路和步骤。
方波三角波发生器的设计涉及了电路设计、参数选择、测试和调节等方面的知识,需要对电路原理和信号处理有一定的了解和掌握。
通过设计方波三角波发生器,我们可以产生方波和三角波信号,为实际应用提供了便利。
《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。
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,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。
单电源三角波发生电路【标题】探索单电源三角波发生电路:广泛应用与原理解读【导言】单电源三角波发生电路是一种重要的电子元件,广泛应用于信号发生器、音频设备以及频谱分析仪等领域。
它通过巧妙的设计和构造,能够产生高质量、稳定、多频段的三角波信号。
本文将通过全面评估和深入解读,探讨单电源三角波发生电路的工作原理、设计方法以及其在实际应用中的价值。
【正文】1. 单电源三角波发生电路的基本原理先来了解一下单电源三角波发生电路的基本原理。
它是基于积分器和比较器的组合电路,通过不断积分和比较的过程,使得输出信号产生了周期性的坡度变化,从而形成了三角波。
其基本组成部分包括:- 积分器:一般采用运放和电容的结合,能够将输入信号进行积分操作,使得输出信号呈现出线性、连续变化的特点。
- 比较器:用于比较积分器输出信号与设定阈值的大小关系,根据比较结果来控制信号的稳定性和周期性。
2. 设计要点与方法单电源三角波发生电路的设计关键在于稳定性和频率控制。
以下是一些设计要点和方法,供参考:- 电源稳定性:由于单电源的局限性,电源波动会对电路的工作稳定性造成影响。
为了提高稳定性,可以使用稳压电源或添加反馈调节电路等方法。
- 频率控制:通过改变积分电容或改变比较器的阈值电压来控制输出信号的频率。
具体的设计方法可以参考相关教材或文献。
3. 单电源三角波发生电路的实际应用单电源三角波发生电路具有广泛的应用价值,以下列举几个典型的应用领域:- 信号发生器:作为信号源,用于测试和校准其他电子设备。
- 音频设备:可用于合成乐器音色或产生各种音调。
- 频谱分析仪:通过三角波信号的频率成分变化,实现对信号频谱的分析和测量。
4. 编写者观点与理解在我的个人观点和理解中,单电源三角波发生电路是一种非常有用的电子元件。
它不仅能够产生高质量的三角波信号,而且设计灵活,可以根据实际需求进行调节。
在工程应用中,通过合理的设计和实现,单电源三角波发生电路能够发挥重要的作用,并带来很大的实际价值。
运放三角波发生电路设计一、设计原理运放三角波发生电路是一种基于运放的电路设计,通过运放的放大、反相和积分特性,将输入的方波信号转换为输出的三角波信号。
具体的设计原理如下:1. 输入方波信号:将方波信号作为输入信号引入运放电路。
2. 反相放大:运放电路中的运放将输入信号进行反相放大,放大倍数由电路中的反馈电阻和输入电阻决定。
3. 积分运算:通过将反相放大后的信号输入到积分器中,运放电路对信号进行积分运算,使得输出信号呈现出三角波形。
二、电路结构运放三角波发生电路的基本结构如下:1. 运放:选择适合的运放芯片,如常用的741运放芯片。
2. 反馈电阻:通过将反馈电阻与运放的输出端相连,实现反相放大。
3. 输入电阻:将输入方波信号通过输入电阻引入运放电路。
4. 积分电容:将反相放大后的信号经过积分电容进行积分运算。
5. 输出电阻:将积分后的三角波信号输出。
三、工作过程运放三角波发生电路的工作过程如下:1. 初始状态:当电路刚开始工作时,输入方波信号被引入运放电路。
2. 反相放大:输入方波信号经过反馈电阻和输入电阻后,被运放进行反相放大。
3. 积分运算:反相放大后的信号被输入到积分器中,通过积分电容进行积分运算。
4. 输出三角波:积分后的信号被输出,形成输出的三角波信号。
在运放三角波发生电路中,反馈电阻和输入电阻的比例决定了反相放大的倍数,积分电容的大小和输入方波信号的频率决定了输出三角波信号的频率和幅度。
因此,在设计电路时需要根据实际需求选择合适的电阻和电容数值。
总结:运放三角波发生电路是一种通过运放实现方波信号到三角波信号的转换的电路。
通过运放的反相放大和积分特性,输入的方波信号经过放大和积分运算后,输出为三角波信号。
设计这样的电路需要选择适合的运放芯片、确定合适的反馈电阻和输入电阻比例、以及适当的积分电容大小。
通过合理设计和调整参数,可以得到所需的三角波信号。
正弦波方波三角波发生电路设计正弦波、方波、三角波是最基本且常见的三种波形,它们在电路设计和信号处理中都扮演着重要的角色。
本文将分别介绍正弦波、方波、三角波的定义和性质,以及各自的发生电路设计。
一、正弦波正弦波又称余弦波,是一种连续的周期波形。
它在医学、物理、工程等领域都有广泛的应用,例如在音频信号、交流电电压、电子设备测试等方面。
正弦波的特点是相邻点之间的函数值呈恒定的周期波动,可以表达为如下形式:s(t) = A*sin(ωt + φ)其中,A是振幅,ϖ是角频率,t是时间,φ是初始位相。
正弦波的发生电路通常采用谐振电路,它的原理是在一个由电感L和电容C构成的电路中,电容C和电感L之间的能量不断地在两者之间转换,从而形成一种振荡现象。
二、方波方波是一种以矩形波形为特点的电压或电流信号。
它的主要特点是周期性变化的幅度在等时刻内有两个值,从而形成了一种方形波形。
方波在数字电路设计、计算机科学等领域中广泛应用。
正如所提到的,方波的每个周期平均而言都是0,并且其平均值为周期内所有0和1的幅度之和的平均值。
方波可以由许多方法生成,其中一个常见的方法是使用555定时器。
三、三角波三角波是一种以三角形形状为特征的波形。
它在音频合成、信号处理、电力电子、仪器仪表等方面有广泛的应用。
三角波的每个周期都包含三种状态,即负斜率、零斜率和正斜率,从而创建了像三角形一样的外观。
三角波的发生电路是使用一个以放大器为基础的单元,该单元包含一个与反馈电容相连接的积分器。
作为输入的脉冲波被转换为三角波,而反馈电容C使输出波形的斜率恒定。
可以通过调整计时常数、放大器增益和电容C的大小来调整三角波的频率和振幅。
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。
波形发生电路要求:设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器;指标:输出频率分别为:102H Z、103H Z和104Hz;方波的输出电压峰峰值V PP≥20V 1方案的提出方案一:1、由文氏桥振荡产生一个正弦波信号;2、把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器从而把正弦波转换成方波;3、把方波信号通过一个积分器;转换成三角波;方案二:1、由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路;2、然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号;方案三:1、由比较器和积分器构成方波三角波产生电路;2、用折线法把三角波转换成正弦波;2方案的比较与确定方案一:文氏桥的振荡原理:正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路;当R1=R2、时,F=1/3、Au=3;然而,起振条件为Au略大于3;实际操作时,如果要C1=C2;即f=f满足振荡条件R4/R3=2时,起振很慢;如果R4/R3大于2时,正弦波信号顶部失真;调试困难;RC串、并联选频电路的幅频特性不对称,且选择性较差;因此放弃方案一; 方案二:把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统,就构成三角波发生器和方波发生器;比较器输出的方波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波和方波发生器;通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用;然而,指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz;因此不满足使用低通滤波的条件;放弃方案二;方案三:方波、三角波发生器原理如同方案二;比较三角波和正弦波的波形可以发现,在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中,与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大;因此,根据正弦波与三角波的差别,将三角波分成若干段,按不同的比例衰减,就可以得到近似与正弦波的折线化波形;而且折线法不受频率范围的限制;综合以上三种方案的优缺点,最终选择方案三来完成本次课程设计;3工作原理:1、方波、三角波发生电路原理该电路由滞回比较器和积分器组成;图中滞回比较器的输出电压u01=Uz ±,它的输入电压就是积分电路的输出电压u02;则U1A 的同相输入端的电位:101202up=1212R u R u R R R R +++,令up=un=0,则阀值电压:1022R Ut u Uz R ±==±;积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压u01,而且不是+Uz,就是-Uz,所以输出电压的表达式为:01(10)0202(0)82u t t u u t R C -=-+;设初态时u01正好从-Uz 跃变到+Uz,则:(10)0282Uz t t u Ut R C -=-+,积分电路反向积分,u02随时间的增长线性下降,一旦u02=-Ut,在稍减小,u01将从+Uz 跃变为-Uz,使式变为:(21)0282Uz t t u Ut R C -=-,积分电路正向积分,u02随时间增长线性增大,一旦u02=+Ut,再稍微增大,uo1将从-Uz 跃变为+Uz,回到初态;电路重复上述过程,因而产生自激振荡;由上分析,u01是方波,且占空比为50%,幅值为Uz ±;u02是三角波,幅值为Ut ±;取正向积分过程,正向积分的起始值-Ut,终了值+Ut,积分时间为T/2,代入(21)0282Uz t t u Ut R C -=-,得282Uz T Ut Ut R C +=-,式中12R Ut Uz R =,整理可得:24812R f R R C =; 2、正弦波发生电路原理折线法是用多段直线逼近正弦波的一种方法;其基本思路是将三角波分成若干段,分别按不同比例衰减,所获得的波形就近似为正弦波;下图画出了波形的1/4周期,用四段折线逼近正弦波的情况;图中UImax为输入三角波电压幅值;根据上述思路,可以采用增益自动调节的运算电路实现;利用二极管开关和电阻构成反馈通路,随着输入电压的数值不同而改变电路的增益;在ωt=0°~25°段,输出的“正弦波”用此段三角波近似二者重合,因此,此段放大电路的电压增益为1;由于ωt=25°时,标准正弦波的值为sin25°≈,这里uO=uI=25/90UImax≈,所以,在ωt=90°时,输出的“正弦波”的值应为uO=≈;在ωt=50°时,输入三角波的值为uI=50/90UImax≈,要求输出电压uO=×sin50°≈,可得在25°~50°段,电路的增益应为ΔuO /ΔuI=−/−=;在ωt=70°时,输入三角波的值为uI=70/90UImax≈,要求输出电压uO=×sin70°≈,可得在50°~70°段,电路的增益应为ΔuO /ΔuI=0617−/−=;在ωt=90°时,输入三角波的值为uI=UImax ,要求输出电压uO≈,可得在70°~90°段,电路的增益应为ΔuO /ΔuI=−/1−=;下页图所示是实现上述思路的反相放大电路;图中二极管D3~D5及相应的电阻用于调节输出电压u03>0时的增益,二极管D6~D8及相应的电阻用于调节输出电压u03<0时的增益;电路的工作原理分析如下;当输入电压 uI <时,增益为1,要求图中所有二极管均不导通,所以反馈电阻Rf=R11;据此可以选定Rf=R11=R6的阻值均为1k Ω; 当ωt=25°~50°时,电压增益为,要求D1导通,则应满足:13//110.8096R R R =,解出R13=Ω;由于在ωt=25°这一点,D1开始导通,所以,此时二极管D1正极电位应等于二极管的阈值电压Vth ;由图可得:03141314u VEE Vth VEE R R R --=+,式中u03是ωt=25°时输出电压的值,即为;取UImax=10V ,Uth=,则有100.278(15)14(15)0.74.23614R R ⨯--+-=+解出R14=Ω;电阻取标准值,则R13=Ω,R14=Ω;其余分析如上;需要说明,为使各二极管能够工作在开关状态,对输入三角波的幅度有一定的要求,如果输入三角波的幅度过小,输出电压的值不足以使各二极管依次导通,电路将无法正常工作,所以上述电路采用比列可调节的比例运算电路U3A 模块将输出的三角波的幅值调至10V ±;4元件选择:①选择集成运算放大器由于方波前后沿与用作开关的器件U1A 的转换速率SR 有关,因此当输出方波的重复频率较高时,集成运算放大器A1 应选用高速运算放大器;集成运算放大器U2B 的选择:积分运算电路的积分误差除了与积分电容的质量有关外,主要事集成放大器参数非理想所致;因此为了减小积分误差,应选用输入失调参数VI0、Ii0、△Vi0/△T、△Ii0/△T小,开环增益高、输入电阻高,开环带较宽的运算放大器;反相比例运算放大器要求放大不失真;因此选择信噪比低,转换速率SR 高的运算放大器;经过芯片资料的查询,TL082 双运算放大转换速率SR=14V/us;符合各项指标要求;②选择稳压二极管稳压二极管Dz 的作用是限制和确定方波的幅度,因此要根据设计所要求的方波幅度来选稳压管电压Dz;为了得到对称的方波输出,通常应选用高精度的双向稳压管③电阻为1/4W的金属薄膜电阻,电位器为精密电位器;④电容为普通瓷片电容与电解电容;5仿真与调试按如下电路图连接连接完成后仿真,仿真组图如下仿真完成后开始焊接电路,焊接完成后开始调试,调试组图如下:;5总结该设计完全满足指标要求;第一:下限频率较高:70hz;原因分析:电位器最大阻值和相关电阻阻值的参数不精确;改进:用阻值精密电位器和电阻;第二:正弦波在10000HZ时,波形已变坏;原因分析:折线法中各电阻阻值不精准,TL082CD不满足参数要求;改进:采用精准电阻,用NE5532代替TL082CD;.6心得体会“失败乃成功之母”;从始时的调试到最后完成课程设计经历了多次失败;不能半途而废,永不放弃的精神在自己选择的道路上坚持走下去在这次设计过程中,体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力,体会了学以致用;并且从设计中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补;时,这次模拟电子课程设计也让我认识到以前所学知识的不深入,基础不够扎实,以致于这次在设计电路图的时候,需要重复翻阅课本的知识;我深深知道了知识连贯运用的重要性;7参考书目:1、童诗白、华成英,模拟电子技术基础2、吴慎山,电子技术基础实验3、周誉昌、蒋力立,电工电子技术实验4、广东工业大学实验教学部,Multisim电路与电子技术仿真实验8元件清单。
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,并掌握其工作原理。
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:方案一: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产生自激的条件十分类似。
只不过负反馈放大电路中是由于信号频率达到了通频带的两端,产生了足够的附加相移,从而使负反馈变成了正反馈。
在振荡电路中加的就是正反馈,振荡建立后只是一种频率的信号,无所谓附加相移。
(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。
由于振荡电路的输入信号i X =0,所以i X =fX 。
由于正、负号的改变,正反馈的放大倍数为:F AA A -=1f,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:1..=F A幅度平衡条件:|..F A |=1相位平衡条件:ϕAF = ϕA +ϕF = ±2n π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1|..|>F A 这称为起振条件。
三角波发生电路0到5v
三角波发生电路是一种电子电路,它能够生成在0到5伏特之间变化的三角波形信号。
这种电路通常使用高速运算放大器(如OPA357AIDBVR)为核心组件,配合电阻、电容等元件来构成。
电路的基本工作原理是通过同相滞回比较电路和积分电路的组合来实现三角波形的生成。
同相滞回比较电路用于产生方波信号,而积分电路则将方波信号转换为三角波信号。
在电路的设计中,需要考虑到输出信号的幅值和频率等参数。
为了使三角波信号的幅值在0到5伏特之间变化,可以通过调整电阻和参考电压等参数来实现。
例如,可以设定电阻R1和R2的值,以及参考电压Vref,来控制运放的输出范围。
同时,为了使三角波信号的频率达到预期值,可以设定电阻R3和电容C的值,来调整积分电路的时间常数。
需要注意的是,在设计三角波发生电路时,还需要考虑到电路的稳定性和可靠性等因素。
例如,需要选择合适的元件,避免电路出现过载或短路等故障。
此外,还需要进行电路测试和调试,以确保电路的性能和稳定性符合要求。
综上所述,三角波发生电路是一种重要的电子电路,它能够生成在0到5伏特之间变化的三角波形信号。
通过合理的设计和调试,可以实现电路的稳定性和可靠性,从而满足各种应用场景的需求。
课程设计报告课程名称:模拟电子技术基础设计题目:三角波信号发生电路设计姓名:学号:系别:专业班级:开始日期:完成日期指导教师:成绩评定等级(分数)课程设计任务书班级:姓名:学号:目录一、设计意义 (1)1.1信号发生器的概述 (1)1.2预计完成步骤 (1)1.3制定的措施 (1)二、设计方案比较 (1)2.1三角波发生电路设计方案一 (1)2.2三角波发生电路设计方案二 (3)三、电路组成框图 (5)四、电路原理图 (5)五、组装及仿真指标测试 (7)六、总结 (8)七、参考文献 (9)一、设计意义1.1信号发生器的概述信号发生器在电子技术应用领域里的用途非常广泛,在数字系统和自动控制系统也常常需要方波,三角波,的非正弦波信号发生器。
目前我们实验室用的较多的波形发生器主要有两种:低频正弦波发生器和通用多波形发生器,前者只能产生正弦波,调节范围不大,但是信号稳定,失真度底,主要用在对波形有很高的要求的实验中;后者能产生正弦波、方波和三角波,也有的能产生三种以上波形。
本次课程设计是做一个能够产生三角波电路的设计。
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。
1.2预计完成步骤任务一 总体设计任务二 方波-三角波产生电路设计 任务三 方波-三角波产生电路的安装 任务四 方波-三角波产生电路的仿真和调试1.3制定的措施使用National Instruments Multisim 编辑电路原理图。
并且进行理论仿真。
在几个方案中选择具有可行性以及稳定性强的的电路原理图。
对选定的原理图进行安装调试。
二、设计方案比较2.1三角波发生电路设计方案一图1 三角波发生电路(一)三角波电路波形可以通过积分电路实现,把方波电压作为积分运算电路的输入,在积分运算电路的输出就得到了三角波。
如图1所示电路输入方波电压,可见,输出为三角波。
图中滞回比较器的输出电压Z U U ±=01,他的输入电压时积分电路的输出电压0U ,根据叠加原理,集成运放1A 同相输入端电位Z P U R R R U R R R U R R R U R R R U 21101220121102121+±+=++=+(1.1)令,011==N P U U 则阈值电压Z T U R R U 21=± 因此,滞回比较器的电压传输特性如图2所示。
三角波发生器设计
制作人:朱立超
建筑科技大学
一、工作原理: 1. 基本原理图:
2.工作原理:
1)如图1,三角波发生器电路,有两部分组成。
其中集成运放A1组成滞回比较器,A2组成积分电路。
滞回比较器可以产生稳定的方波信号,再通过积分电路积分产生所需要的三角波。
由积分电路2
031(z)dt T
U R C
--⎰ 可知积分电路输出电压同u o1 反向。
设t=0时积分电路电容上的初始电压为零,而滞回比较器输出端u o1=+Uz 。
又有电路图可以看出,两级电路分别都引入了反馈, A 1同相输入端的电压u p1同时与u o1和u o 有关,根据叠加定理
可得 12
1o1o 1212
u u u p R R R R R R =+++
由积分回路同向和反向输入端“虚短”“虚断”u p2= u n2=0,从而可知u o =u p2.由于t 0时电容两端电压为了零,所以 u o =0,而u 01=+Uz ,故u p1也为正。
而当u o1=+Uz 时,经反向积分,输出电压u o 将随着时间往负方向线性增长,则u p1将随之逐渐减小,当减小至u p1=u n1=0时,滞回比较器的输出端电压发生跳变,使u o1由+Uz 跳变为-Uz ,此时u p1也将跳变成为一个负值。
当u o1=-Uz 时,积分电路的输出电压u o 将随着时间往正方向线性增长,u p1将又逐渐增大,当增大至u p1= u n1=0时,滞回比较器的输出端再次发生跳变,u 01由-Uz 跳变为+Uz 。
图1 三角波发生电路图
如此重复上述过程,于是滞回比较器的输出电压u 01成为周而复始的矩形波,从而积分电路的输出电压u o 也成为周期性重复的三角波。
滞回比较器和积分电路特性:
2)输出幅度:
在u o1=-Uz 期间,积分电路的输出电压u o 往正方向线性增长,此时u p1也随着增长,当增长至u p1= u n1=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 值即是三角波的最大值Uom 。
将条件u o1=-Uz ,u+=0和u o =Uom 代入上式,可得
om )(0212
211U R R R Uz R R R ++-+=
可解得三角波的输出幅度为z 2
1
om U R R U = 3)周期频率:
在积分电路对u o1=-Uz 进行积分的半个振荡周期,输出电压u o 由-Uom 上升至+Uom ,则对积分电路可列出一下表达式:
⎰=--2
03om 2dt )z (1T
U U C
R 即
om 22z 3U T
C R U =⋅ 所以三角波的振荡周期为2
3134z om 4R C
R R U CU R T =
=
三角波震荡频率:
图3 电路的波形图
图2 电压输出特性
2
134R f R R C =
三角波的输出幅度与稳压管的Uz 以及电阻值之比R 1/R 2成正比。
三角波的振荡周期则与积分电路的时间常数R 3C 以及电阻值之比R 1/R 2成正比。
仿真设计时要先确定Uz 值(本设计仿真二极管采用1N5233B 类型经测量和对比规格可知其端电压Uz 为6V ),再调整电阻R 1和R 2,使输出幅度达到规定值,然后再调整R 3和C 使振荡周期满足要求。
二、求解各个元件参数:
当接通电源时,由于电容C 上电压是一个缓慢变化的过程,所以C 上的初始瞬时电压为0。
滞回比较器电路:由于滞回比较器上电阻R 2引入的是正反馈,所以当u o1增加时正向输入端u p1也随之上升随着时间的增加u o1逐渐增加到U Z.
积分电路反向积分,t↑→ u o ↓,当u o >-U T (阈值电压),u o 1从+Uz 跃变为-Uz 。
积分电路正向积分,t↑→ u o ↑,当u o >+U T ,u o1从-Uz 跃变为+Uz ,返回滞回比较器。
重复上述过程,便产生周期性的变化,即振荡。
由于输入电压为常量:
()()1012o13o t u t t u 1
u +-⋅-=(C
R
又有反馈回路可得: o o p u R R R u R R R u ⋅++⋅+=
2
12
12111
f 2
134R f R R C
=
1
2
Om Z
R U U R =令u o1=u N1=0,当u o1=±Uz 代入,可得:z 2
1
U R R U T ⋅±
=± ()T T U T
U C R U -+⋅⋅=+2z 13 所以 2314R C R R T =
所以可以求出 ①
②
已知U Z =6V,U OM =6V, =500H Z ;
C=0.1uF,将其带入①②式可得
126
16R V R ==; ③
642
13
440.1105002101/R Cf R R --==⨯⨯⨯=⨯Ω④
联立 ③④可得:
44331
2100.5105R K R -=⨯⇒=⨯Ω=Ω
5)选定器件列表:
已知:Uz=6V C=0.1uF , R 1=10KΩ R 2=10KΩ R 4=2KΩ R 3=5KΩ R 5=10KΩ ;
三、Multisim 仿真电路图及仿真结果如下:
由仿真结果可以看到,其基本达到课题要求。
四、误差分析:
实际电路中由于要选择确定各个电阻的阻值,特别是第一个必要电阻的确定因而会相应产生误差
由于是电子仿真,自然也存在误差,误差主要来自电子仿真器件的参数。
五、参考书籍:
《模拟电子技术基础》(第四版)清华大学童诗白著《Multisim 10&Ultiboard 10原理图仿真与PCB设计》。