实验九 利用函数电路实现波形变换
第9章(09)波形的发生与变换电路PPT课件
Z
1 j C (R j L) 1 j C R j L
Z
1 j C ( j L)
L C
1 j C R j L
R j( L 1 ) C
谐振时：
0L
1
0C
0
谐振频率：
f0
2π
1 LC
品质因数
并联谐振时总电流与电感支路电流或电容支路电流之比。
Q I L /I I C / I 0 L / R 1/ 0CR
谐振曲线
Q值越大，曲线较陡较窄。
并联谐振电路的谐振阻抗
Z0
L RC
Q 0 L
Q
0C
谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。
输入电流 IS 和 IL 或 IC 的关系
•
•
•
IC 0CV0 QIS
V0 IS Z0 IS Q / 0C 通常Q>>1，所以 IC≈IL >>IS
Z Q
大
Q
小
0
幅频特性
2、正弦波振荡电路的组成及各部分的作用 （1）放大电路—— 没有放大，不可能产生振荡。
要保证电路具有放大功能
（2）反馈网络—— 形成正反馈，以满足相位平衡条件
（3）选频网络—— 以产生单一频率的正弦波(RC、LC)
（4）稳幅电路—— 以保证输出端得到不失真的正弦波， 使振荡稳定
3、正弦波振荡电路的分类 根据选频网络所用元件来命名 LC正弦波振荡电路:输出功率大、频率高。 RC正弦波振荡电路:输出功率小、频率低。
变RC可调节谐振频率
RC串并联网络的频率特性曲线
2.振荡的建立与稳定
起振条件AuF > 1 ，因为 | F |=1/ 3，则
Au
波形产生电路实验报告
波形产生电路实验报告一、实验目的本实验旨在探究波形产生电路的基本原理和实现方法，并通过实验操作，了解不同电路参数对波形产生的影响。
二、实验器材1.示波器2.函数信号发生器3.电阻、电容等元器件4.万用表三、实验原理1.基本原理：波形产生电路是指能够产生各种规定形状的周期性信号的电路。
其中，常见的信号有正弦波、方波、三角波等。
2.具体实现：通过改变元器件参数或改变连接方式，可以得到不同形状和频率的周期性信号。
例如，正弦波可以通过RC滤波电路产生；方波可以通过比较器电路和反相放大器电路产生；三角波可以通过积分放大器电路和反相放大器电路产生。
四、实验步骤及结果分析1.正弦波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至RC滤波电路输入端；（2）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（3）调节RC滤波电路中的R值和C值，观察示波器上输出的正弦波形状，并记录下所使用的元器件参数；（4）重复以上步骤，改变RC电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。
实验结果：通过调节RC电路中的R和C值，可以得到不同频率和振幅的正弦波。
2.方波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至比较器电路输入端；（2）设置比较器电路阈值电压为0V；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的方波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，观察输出波形的变化情况。
实验结果：通过调节比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，可以得到不同占空比和频率的方波。
3.三角波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至积分放大器电路输入端；（2）将积分放大器电路输出连接至反相放大器输入端；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的三角波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变积分放大器电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。
波形转换
转换为方波一、性能指标：将周期性变化的波形变为方波。
P P V -:0.8v--5v占空比：0.5 频率：200kHz二、方案论证：实验原理：电压比较器可将周期性变化的波形转化为方波。
1、在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输出电压只有高电平和低电平两种可能的情况。
2、通常用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系。
3、电压传输特性的三要素是输出电压的高电平、低电平，阈值电压和输出电压的跃变方 向。
输出电压的高低决定于限幅电路；令N p u u =所求出的I u 就是阈值电压；I u 等于阈值电压时输出电压的跃变方向决定于输入电压作用于同相输入端还是反相输入端。
电压比较器的种类：单限比较器、滞回比较器、窗口比较器。
a 、单限比较器：电路只有一个阈值电压，输入电压I u 逐渐增大或逐渐减小时，当通过TU时，输入电压I u 产生跃变，从高电平OH U跃变到低电平OL U ,或者从OL U 跃变为OH U 。
在单限比较器中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，都会引起输出电压的跃变，不管这种微小变化时来源于输入信号还是外部干扰。
因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力很差。
一般单限比较器的电路图：b 、滞回比较器:电路有两个阈值电压，输入电压I u 从小变大过程中使输出电压ou产生跃变得阈值电压1T U ,不等于从大到小过程中使输出电压o u 产生跃变的阈值电压2T U ,电路具有滞回特性。
它与单限比较器的相同之处在于：当输入电压向单一方向变化时输出电压只跃变一次。
有滞回特性,具有抗干扰能。
c 、窗口比较器：电路有两个阈值电压，输入电压Iu 从小变大或从大变小过程中使输出电压o u 发生两次跃变。
窗口比较器与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。
三种电压比较器电压传输特性如下：通过以上三种比较器的描述，最终选择滞回比较器。
三、系统硬件电路设计：电路原理图：1、芯片的选择:运放可以做比较器电路，但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高(使比较器响应速度更快)。
正弦波-方波-三角波函数转换器讲解
课程设计名称：电子课程设计课程设计题目：设计制作一个产生正弦波-方波-三角波函数转换器学院名称：信息工程学院专业：班级：学号：姓名：评分：教师：20 13 －20 14 学年第 1 学期第 1 周－ 3 周题目设计制作一个产生正弦波-方波-三角波函数转换器内容及要求：设计制作一个产生正弦波-方波-三角波函数转换器，要求实现：（1）输出波形频率范围为0.2KHz~20kHz且连续可调；（2）正弦波幅值为±2V；（3）方波幅值为2V；（4）三角波峰-峰值为2V，占空比可调；进度安排：1.根据任务要求，查阅相关资料，完成设计前的前期工作：2天2.根据资料，进行方案设计并对比论证，完成参数计算：2.5天3.领取元器件，连接电路，完成电路调试：34.提交报告：12周注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。
用三角波，方波发生电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。
因此，本设计意在用LM324放大器设计一个产生正弦波-方波-三角波的函数转换器。
为了使这三种波形实现转换，正弦波可以通过RC振荡电路产生。
正弦波通过滞回比较器可以转换成方波，方波通过一个积分电路可以转换成三角波，三角波的占空比只要求可调即可。
从而实现转换器的设计。
关键字：放大器、波形转换、同相滞回比较、电路积分电路、滤波电路目录前言 (1)第一章设计要求 (2)1.1 设计内容及要求 (2)第二章系统组成及原理 (3)2.1 方案一 (3)2.2 方案二 (3)第三章单元电路设计与计算 (5)3.1 单元电路设计 (5)3.1.1 正弦波发生器实验原理 (5)3.1.2 正弦波—方波转换器实验原理 (6)3.1.3 方波—三角波转换器实验原理 (8)3.1.4 直流电源电路原理 (9)3.2 三角波正弦波转换电路 (11)3.2.1 直流电源的参数设计 (11)3.2.2RC正弦波振荡电路的参数设计 (11)3.2.3 方波电路的参数设计 (11)3.2.4 三角波电路的参数设计 (11)第四章安装与调试 (12)第五章性能测试及分析 (13)第六章结论与心得 (14)6.1 实验结论 (14)6.2 心得体会 (14)参考文献 (15)附录 (16)1 总原理图 (16)2 芯片管脚图 (17)3 原件清单 (17)前言现今世界中电子技术与电子产品的应用越加广泛，人们对电子技术的要求也越来越高。
方波 三角波--转换电路实验报告册
物理与机电工程学院（2015——2016 学年第二学期）综合设计报告方波三角波转换电路专业：电子信息科学与技术学号：2014216041姓名：张腾指导教师：石玉军方波三角波转换电路摘要：一般方波-三角波发生器要用三只运算故大器,而且要用二极管或双向稳压管等有源器件进行限幅,线路较烦琐。
这里介绍一个实用的方波-三角波发生器。
该电路工作稳定、可靠,而且频率、幅度调节方便。
通过在Multisim10虚拟实验环境中对方波一三角波函数发生器电路的设计，阐述Multisim10在电路仿真设计中的应用过程，实现真正意义上的电子设计自动化（DEA）。
关键字：三角波发生器频率方波二极管稳压管有源器件限幅实用振荡电路积分器1.引言：电子电路邻域中的信号波形，除了正弦波之外另一类就是非正弦波。
非正弦波又称为脉冲波，如方波、矩形波、三角波等都是最常见的脉冲波形，当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。
现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。
单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。
因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的一般可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。
但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。
在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。
而借用计算机技术和DDS技术直接产生的各种波形频率高，成本高。
2.设计内容和要求：(1).内容：设计一个用集成放大器构成的方波-三角波产生电路，指标要求如下：方波重复频率：500Hz 相对误差<5%;脉冲幅度：6-6.5V三角波重复频率：500Hz 相对误差<5%;脉冲幅度：1.5-2V(2).要求：①根据设计要求和已知条件，确定电路方案，设计并选出各单元电路的原件参数。
08.波形产生电路与变换电路报告
返回＞＞第八章 波形产生电路与变换电路波形产生电路：产生各种周期性的波形。
波形变换电路：将输入信号的波形变换成为另一种形状。
§1 非正弦波产生电路矩形波、锯齿波、三角波等非正弦波，实质是脉冲波形。
产生这些波形一般是利用惰性元件电容C 和电感L 的充放电来实现的，由于电容使用起来方便，所以实际中主要用电容。
一、利用电容器充放电产生脉冲波形(产生脉冲波形的基本原理)电路如下图，如果开关K 在位置1，且稳定，突然将开关K 扳向位置2，则电源U CC 通过R 对电容C 充电，将产生暂态过程。
τtC C C C e u u u t u -+∞-+∞=)]()0([)()(τ－时间常数，它的大小反映了过渡过程(暂态过程)的进展速度，τ越大，过渡过程的进展越慢。
τ近似地反映了充放电的时间。
u c (0+)—响应的初始值u c (∞)—响应的稳态值对于充电，三要素的值分别为： u c (0+)=0 u c (∞)=U CC τ充＝RC稳定后，再将开关K 由位置2扳向位置1，则电容器将通过电阻放电，这又是一个暂态过程，其中三要素为u c (0+)=U CC u c (∞)=0 τ放＝RC改变充放电时间，可得到不同的波形。
如果τ充=τ放=RC <<T ，可得到近似的矩形波形； 如果τ充=τ放=RC >>T ，可得到近似的三角波形；如果τ充> >τ放，且τ充>>T ，可得到近似的锯齿波形。
将开关周期性性地在1和2之间来回扳动，则可产生周期性的波形。
在具体的脉冲电路里，开关由电子开关完成，如半导体三极管来完成，电压比较器也可作为开关。
我们讨论用电压比较器的积分电路组成的非正弦波产生电路。
二、矩形波产生电路1. 基本原理利用积分电路(RC 电路的充放电时的电容器的电压)产生三角波，用电压比较器(滞回)(作为开关)将其转换为矩形波。
2. 工作原理 电路如图 充电ZC TH U R R R U t u U 3221)(++===⊕放电ZC TH U R R R U t u U 3222)(+-===⊕3. 振荡周期的计算τtC C C C e u u u t u -+∞-+∞=)]()0([)()(τ1)]()0([)()(1T C C C C eu u u T u -+∞-+∞=τ1)]()0([)()(1T C C C C eu u u T u -+∞-=∞-)()0()()(11∞-∞-=+-C C C C T u u u T u eτ，)0()()()(ln 11+-∞-∞=-C C C Cu u T u u T τ)()()0()(ln11T u u u u T C C C C -∞-∞=+放τ其中：RC =放τ，z C U u -=∞)(z C U R R R u 322)0(+=+，zC U R R R T u 3221)(+-=代入上式得：)21ln(ln 323223221R R RC U R R R U U R R R U RC T zz zz +=++-+--=同理求得：)21ln(322R R RC T +=则周期为：)21ln(23221R R RC T T T +=+=从前面我们可知，矩形波的占空比为T T D 2=占空比可调电路如图所示：可求出占空比：)21ln()(32'11R R C r R R R T d W W ++-+= )21ln()(32'22R R C r R R T d W +++=)21ln()2(322121R RC R r r R T T T d d W ++++=+=占空比：R r r R R r R T T D d d W d W 2211'2+++++==三、三角波产生电路1．电路组成 从矩形波产生电路中的电容器上的输出电压，可得到一个近似的三角波信号。
波形发生及变换电路.ppt
第9章 波形发生及变换电路
9.3.1 LC 并联网络的选频特性
YYYjjjCCCRRR1j11jjLL
RRR2 22 R(R(R(LL)L2))22jjCC
RR2 2(L(LL)L2)22
图 9.3.1 LC并联电路
C L
0 电路发生并联谐振。
R2 (L)2
一般 R L
则
1 ω0 L ω0C
用同轴电位器实现f0的 微调。
图 9.2.9 振荡频率的调节
第9章 波形发生及变换电路
1
R2
R28
2
电子琴的振荡电路
R27
3
R26
4
RF1 RF2
D1
R25
5
R24
6
R23
7
R22
1
R21
R1 C
C
D1 _
+ +
Rf
可调
uo 功率放 大器
第9章 波形发生及变换电路
例9.2.1 试用相位平衡条件判断如图9.2.6(a)所示电路能否产
RR
F
FF
U ff UU Oo
ZZ2 2 ZZ1 1ZZ2 2
R
R
1 1jRjCRC
1 1 1
1
3
1
jjCC1 1jRjCRC
3 j( 0 ) 式中: 0 = 1/RC
1
j(RC
1)
RC
0
幅频特性： F
1
32 ( 0 )2
Z1 o
0
Z2
相频特性：
0
F arctan 0 3
1.分析电路的结构 (1)检查电路的基本组成，看电路是否包括放大电路、 反馈网络、选频网络和稳幅环节。 (2)检查放大电路直流通路，看静态工作点是否合适。 (3)检查交流通路，看信号能否输入、输出和放大， 即能否保证放大电路正常工作。
波形发生器函数信号发生器设计课程设计
目录一、设计要求------------------------------------------------2二、设计的作用与目的------------------------------------2三、波形发生器的设计------------------------------------31、函数波形发生器原理和总方案设计-------------------32、方案选择及单元电路的设计---------------------------53、仿真与分析----------------------------------------------94、PCB版电路制作-----------------------------------------13四、心得体会-----------------------------------------------15五、参考文献-----------------------------------------------16附录波形发生器的设计电路函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。
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。
通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。
一、设计要求设计一台波形信号发生器，具体要求如下：1.该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。
2.指标：输出波形：正弦波、三角波、方波。
频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz ,100Hz~1KHz,1KHz~10KHz。
输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V；3.频率控制方式：通过改变RC时间常数手控信号频率。
4.用分立元件和运算放大器设计的波形发生器要求用EWB进行电路仿真分析，然后进行安装调试。
二、设计的作用与目的1.通过这次课程设计从而掌握方波——三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。
利用二极管函数电路实现波形转换
使用二极管函数电路执行波形转换在这一任务中，我们将讨论如何使用二极管函数电路来实现波形转换。
目标是探索二极管函数电路的原理，并展示如何利用二极管转换波形。
我们还将审查各种波形转换，并提供其应用的实际例子。
我们需要了解二极管功能电路的基本原则。
二极管是一个双极电子元件，它向一个方向进行电流，向相反方向阻断电流。
它具有非线性电流—电压特征，这意味着它的行为不单纯与应用电压成正比。
这种非线性特征使得二极管对波形转换有用。
二极管函数电路最常用的应用之一是整流，其中交替电流（AC）波形转换为直流（DC）波形。
这是通过使用二极管去除AC波形的负半循环来实现的，只留下正半循环。
由此产生的波形是脉冲DC信号，然后可以使用电容器进一步平滑，生成更恒定的DC电压。
二极管功能电路的另一个重要应用是剪切和夹住波形。
剪切涉及通过"剪切"信号的峰或谷来限制波形的振幅。
这是通过把二极管与信号连在一起来达到的，它有效地阻挡了任何超过一定阈值的电压。
而Clamping则涉及将整个波形向上或向下移动到一定的电压水平。
这是通过使用二极管和电容器在信号中添加DC偏移来实现的。
除了矫正，剪接，以及夹击，二极管功能电路还可以用于波形和峰值检测。
波形塑造涉及修改波形的形状，以实现期望的输出。
这可以通过使用二极管和电阻器来为波形的不同部分创造不同的电压阈值，有效地"塑造"信号。
另峰值探测涉及探测波形的峰值电压，并持有一段时间。
这常用于信号降级和峰值电压测量等应用。
为了说明这些概念，让我们考虑一个使用二极管函数电路的波形转换的实际例子。
假设我们有一个有正反两个半循环的AC信号，我们想要纠正它以获得一个脉冲DC信号。
我们可以通过连接AC信号到二极管桥整流器电路来实现这一点，该电路由四个二极管组成，以桥面配置方式排列。
二极管有效地将流向一个方向"变质"，只允许正半循环通过。
由此产生的输出是脉冲DC信号，频率是输入AC信号的两倍。
波形变换电路课程设计
波形变换电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握波形变换电路的基本原理，了解不同类型的波形变换电路及其特点。
2. 学会分析波形变换电路的数学模型，理解其频率、幅度、相位等参数对波形变换的影响。
3. 能够运用所学知识，设计简单的波形变换电路，并进行仿真验证。
技能目标：1. 培养学生运用波形变换电路知识解决实际问题的能力，提高电路设计与分析技能。
2. 培养学生使用相关软件（如Multisim、Proteus等）进行电路仿真和调试的能力。
3. 提高学生的团队协作和沟通能力，通过项目实践，培养学生的动手操作和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，激发学生主动探索波形变换电路的内在规律。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，养成良好的实验习惯。
3. 增强学生的环保意识，关注电子技术在环境保护方面的应用，培养学生的社会责任感。
课程性质分析：本课程属于电子技术领域，以实践操作和理论分析相结合的方式进行教学。
学生特点分析：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的求知欲和动手能力，但对波形变换电路的了解有限。
教学要求：结合学生特点，采用项目驱动、任务导向的教学方法，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程目标的具体分解，确保学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得预期成果。
二、教学内容1. 波形变换电路基本原理- 波形变换的定义与分类- 常见波形变换电路的工作原理与特点2. 波形变换电路数学模型- 振荡电路的数学模型- 非线性元件对波形变换的影响- 波形变换电路的频率、幅度、相位分析3. 波形变换电路设计与仿真- 555定时器在波形变换电路中的应用- 运算放大器在波形变换电路中的应用- 基于Multisim、Proteus等软件的电路仿真与调试4. 实践项目：波形变换电路设计与制作- 项目任务分解与团队协作- 电路设计与原理图绘制- 电路板制作与调试- 实验数据收集与分析教学内容安排与进度：第一周：波形变换电路基本原理及分类第二周：波形变换电路数学模型分析第三周：555定时器与运算放大器在波形变换电路中的应用第四周：实践项目启动，进行电路设计与原理图绘制第五周：电路板制作与调试，进行实验数据收集与分析第六周：总结与成果展示，课程评价与反馈教材章节关联：本教学内容与教材中“波形变换电路”章节相关，涉及教材第3章第1节至第3节的内容，以及第6章“实践项目”部分。
波形变换电路
1.0ms V(VI)
1.5ms
2.0ms
2.5ms Time
3.0ms
3.5ms
4.0ms
4.5ms
5.0ms
精密整流电路
输入三角波
3.0V 2.0V
1.0V
0V
-1.0V
-2.0V
-3.0V 0s V(VO)
0.5ms V(R3:2)
1.0ms V(VI)
1.5ms
2.0ms
2.5ms Time
电压在积分周期内积累 导致运放饱和 RF 越大输出三角波的线性 越好但稳定性 越差
积分电路
工作波形
5.0V 4.0V 3.0V
2.0V
1.0V
0V
-1.0V
-2.0V
-3.0V
-4.0V
-5.0V 200ms V(VO)
201ms V(R1:1)
202ms
203ms
204ms
205ms Time
按要求改变实验参数并进行测量
掌握用示波器测量信号之间的相位
按要求设计实验电路
按要求设计实验步骤
3.0ms
3.5ms
4.0ms
4.5ms
5.0ms
正弦波变方波电路
工作波形
8.0V
4.0V
0V
-4.0V
-8.0V 0s V(VO)
0.5ms V(VI)
1.0ms
1.5ms
2.0ms
2.5ms Time
3.0ms
3.5ms
4.0ms
4.5ms
5.0ms
波形变换电路的研究
用示波器测量信号并画出波形图
LM324的波形变换电路(DIY)
集成运放LM324的波形变换电路设计一、设计目的1、掌握LM324的应用2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计二、设计原理1、原理：LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
2、LM324的特点：1、内部频率补偿2、直流电压增益高(约100dB)3、单位增益频带宽(约1MHz)4、电源电压范围宽：单电源(3—32V)、双电源(±1.5—±16V)5、低功耗电流，适合于电池供电6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流7、共模输入电压范围宽，包括接地8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)3、LM324引脚图4、LM324内部电路图三、实验设备与器件1、基本元件清单LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A)电阻： 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 ：2K 、10K 、20K 、50K 电容：0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF 电路板 1块 2、实验仪器直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。
四、设计要求使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1(a)，实现下述功能：使用低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。
(a)(b) 图1图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。
电子技术课程设计报告波形产生与变换
电子技术课程设计报告——波形产生及变换姓名：Frege专业班级：电气合1402所属学院：电气工程与自动化学院指导老师：王允建2016 年7 月1 日波形产生与变换电路的设计摘要波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。
随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求。
本文利用555定时器构成多谐振荡器产生方波，然后分别通过积分、滤波电路输出三角波、正弦波、三倍频率正弦波。
放大器件为LM324N四路放大器，以积分、傅立叶分解等为理论基础，通过运放构成的各种滤波电路对方波进行各种波形变换。
它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。
实验包括仿真与实际连线两步，仿真采用Multisim仿真软件，连线采用面包板。
关键词：555定时器；LM324N四路放大器；Multisim仿真；面包板接线The design of the signal andconversion circuitAbstractWaveform generators are widely used in major universities and research establishments. With advances in technology, social development, a single waveform generator already cannot satisfy people's needs. In this paper constitutes a 555 timer multivibrator generating a square wave, then respectively through integral, filter circuit and output triangle wave, sine wave, triple frequency sine wave. Amplifying device is LM324N, based on the theory of integral, Fourier decomposition and so on, through the op-amp composition of various filter circuit wave for the various waveform transformation. Its production cost is not high, the circuit is simple, easy to use, effectively saving manpower, material resources, have practical value. Experiments include simulation and actual connection step, simulation using Multisim simulation software, connect using breadboard.Keywords: 555 timer; LM324N four-way amplifier; Multisim simulation;breadboard connection目录1 设计指标及要求 (1)2 设计思路及系统框图 (1)2.1 设计思路 (1)2.2 系统框图 (2)3 各单元硬件电路设计 (2)3.1 555定时器 (2)3.1.1 555定时器电路组成： (2)3.1.2 555定时器引脚的作用： (3)3.1.3 555定时器基本功能 (4)3.2 方波产生电路 (5)3.3 三角波产生电路 (7)3.4 正弦波产生电路 (8)3.5 三次正弦波发生电路 (10)4 完整电路图及其仿真 (10)5 面包板接线图及实验结果分析 (12)6 元器件清单 (14)7 心得体会 (15)1 设计指标及要求设计一波形产生变换电路，输出方波、三角波、正弦基波和正弦三次谐波。
波形产生与变换电路实验
三、实验原理：
1、集成运算放大器的结构和实验连线方法
8 7 6 5
V－ － ＋ Vo V－
UA741
1 2 3 4
2—反相输入端 • 3—同相输入端 • 6—输出端 • 7—正电源端 • 4—负电源端 • 1、5—接调零电位器
V+
V+
－＋ ＋
Ao
Vo
1 2 3
－
8 7＋ 6 5
7 8 2 ∞ 6
工作原理：
电源接通时，VO1 VZ ，则线性下降，当下降到 时， V V V V 运放A1输出翻转，变为 ；当 ，则VO2线 R V 性增长，当VO2增长到 时，运放 A1再次输出翻转， R 变为VO1 = VZ。这样反复不已
O1 Z O1 Z
R1 VZ R2
1
Z
2
三角波的峰值：
VO 2 m
R1 VZ R2
R1 R C R2
三角波的周期：
T4
图8、三角波发生器模拟电路图
图9、三角波发生器电路模拟输出曲线
（红线为二级输出）
5．正弦波信号发生器
图10、正弦波信号发生器
由运放构成的RC桥式振荡电路，它是由选频网络（为RC 串并联网络，它兼作正反馈网络）和同相输入比例放大器 组成。
3、方波发生器：
图4
（a)方波发生器电路
(b)波形图
工作原理
电路接通电源瞬时，电路的输出为正向限幅还是负向限幅 纯属偶然，设输出处于正向限幅，即VO=VZ时，则电容C 充电，其上电压VC按指数规律上升，当VC上升到等于 R R R
1
VZ
2
时，运放的输出翻转为负向限幅，VO=-VZ。若输出处 于负向限幅，即VO=-VZ时，则电容C放电，其上电压 R VC按指数规律下降，当VC下降到等于 - R R V 时，运放的 输出又翻转为正向限幅，如此循环不已，形成方波输出电 压，波形图见图4（b）所示。 由分析可知，输出方波的周期为
波形转换电路
目录波形转换电路的设计 (1)1 技术指标 (1)2 设计方案及其比较 (1)2.1 方案一 (1)2.1.1 设计思路 (1)2.1.2 参数计算 (2)2.1.3 proteus仿真模拟 (3)2.2 方案二 (4)2.2.1 设计思路 (4)2.2.2 参数计算 (5)2.3.3 工作原理 (6)2.3.4 proteus仿真模拟 (6)2.3 方案三 (7)2.3.1 设计思路 (7)2.3.2 参数计算 (8)2.3.3 工作原理 (8)2.3.4 proteus仿真模拟： (9)2.4 方案比较 (10)3 实现方案 (11)3.1 工作原理 (11)3.2 工作过程 (11)3.3 重要参数 (12)3.4 所用元器件及其功能 (12)4 调试过程及结论 (15)5 心得体会 (19)6 参考文献 (20)波形转换电路的设计1 技术指标设计一种波形转换电路，要求产生频率可调的方波，并且能够实现方波转换为三角波。
测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图，以及输出电压值。
2 设计方案及其比较2.1 方案一2.1.1 设计思路图1方案一原理图方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。
基本电路组成如图2所示，它是在迟滞比较器的基础上，增加了一个由RF 、C 组成的积分电路，把输出电压经过RF 、C 反馈到比较器的反相端。
电路的正反馈系数F 为212R R R F +≈ （1）将方波产生电路与积分电路结合，形成我们需要的电路。
图 2 方波产生电路2.1.2 参数计算起振条件为AF≥1（2）周期（3）当R1，R2取适当值，使F=0.462，则T 可简化为C R T f 2= （4）或振荡频率为（5）11R R R A f+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-+=12R R 21ln 211ln2C R F F C R T f f C R T f 211f ==图3 输出电压与电容器电压波形图2.1.3 proteus仿真模拟将方波产生电路和积分电路，组成一个完整的电路图。
如何实现正弦波、方波与三角波信号之间的变换
内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古工业大学信息工程学院《信号发生器的设计与实现》课程设计报告课程名称：模拟电子技术班级：姓名：学号：成绩：指导教师：1.摘要信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
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。
在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。
随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。
用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。
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，都需要功或大或小、频率或高或低的振荡器。
函数信号发生器的实现方法通常有以下（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试（2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,它们的功能较少，精度不高，调节方式也不够灵活（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试.2.函数信号发生器的设计2.1 设计目的（1）学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。
波形变换实验
波形变换实验一、实验目的1、了解二极管限幅器的组成与工作原理2、掌握用二极管限幅器实现非线性波形变换的原理与方法3、熟悉任意波变方波的方法4、熟悉方波变脉冲波、方波变三角波的方法5、熟悉将三角波变换成正弦波的方法二、实验内容1、观察经限幅器的输出波形2、观察各波形变换的结果三、实验仪器1、信号源模块1块2、频率计模块1块3、13 号板1块4、双踪示波器1台四、实验原理1、限幅器原理（a)V bz-V bzA'AB'BddrRr+=1斜率212RRR+=斜率（b)图24-1 限幅电路限幅器原理如图24-1所示，设输入信电压为Vi、二极管导通电压为V D(on)，二极管导通电阻为r d 。
当)(ON D i V V <时二极管截止、折线斜率为212R R R +当)(ON D i V V >时二极管导通、斜率为(R2// r d )(R1+ R2// r d )由于r d 远远小于R2所以其斜率远小于当信号)(ON D i V V <时的斜率为r d / （R1+r d ）。
所以当)(ON D i V V >时输出电压波形就近似变为上、下顶部被削平的梯形波。
2、 任意波变方波原理任意波变方波电路将任意波形信号从P3输入，经R11限流，双向限幅器限幅后从比较器的5脚输入，从2脚输出方波。
此比较器为迟滞比较器，是在过零比较器的基础上引入正反馈R12，其目的是抑制过零点附近的干扰。
R14和稳压管构成钳位电路，R14起分压限流作用。
3、 方波变脉冲波原理方波经电阻R24，送入U2B 比较器，在无输入信号期间，比较器的同相输入端由12V 电源通过电阻R25，而获得一个高于反向输入端的电压，其值等于二极管D13的导通电压。
输出电压为一个正的直流电压，当输入电压发生正向变化时，由于二极管的正向导通电阻很小，电路的变化大部分降落在R24上，比较器的同相输入端发生的变化不大，致使输出电压保持不变，当输入电压发生负向变化时，由于电容两端电压不能发生突变，二极管反向截止，使比较器同相输入端出现负的变化，比较器输出发生副的跳变，由电源电压充电的作用下，电容器右端电位逐渐升高，当同相输入端的电位过零后，输出电压迅速变为正值，直到第二个负跳变之前，输出负脉冲宽度由电容C4和电阻R24、R25构成的时间常数决定。
信号源之函数发生器实验报告
EDA信号源实验报告系别：信息工程学院班级：电信0901姓名：杜志强学号：0407090105时间：2010年11月9日目录1 前言 (3)2．总体方案设计 (4)2.1 初步用protel设计框图 (4)2.2用multisim进行仿真 (4)3．主体模块设计......................... 错误！未定义书签。
3.1.1试验目的 (5)3.1.2设计任务 ....................... 错误！未定义书签。
3.1.3电路及其原理.................... 错误！未定义书签。
3.1.4主原理框图...................... 错误！未定义书签。
3.1.5部分主要元器件功能介......... 错误！未定义书签。
-12 3.3Multisim仿真原理图................................ 13-143.4仿真后所显示的三种波形............ 错误！未定义书签。
-164 心得体会............................. 错误！未定义书签。
7前言凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源.也称为信号发生器用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。
在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待备的激励信号。
当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。
当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。
并且要求信号源输出信号的参数，如频率波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。
信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。
正弦信号是使用最广泛的测试信号。
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实验九利用函数电路实现波形变换
—、实验目的
1 、利用二极管非线性特性 , 实现三角波→正弦波的变换。
2 、利用差分对管的饱和与截止特性，实现三角波→正弦波变换。
二、预习要求
1 、预习方波产生电路和方波→三角波的变换电路工作原理。
2 、预习三角波→正弦波的变换电路和工作原理。
三、实验仪器设备
1 、双踪示波器
2 、万用表
3 、高频电路实验装置
四、实验电路和工作原理
1 、二极管波形变换电路工作原理
从三角波和正弦波的波形上看 , 二者主要的差别在波形的峰值附近 , 其余部
分都很相似 . 因此只要设法将三角波的幅度按照一定的规律逐段衰减 , 就能
将其转换为近似正弦波 . 见图 9.1 所示 .
用二极管将三角波近似转换为正弦波的实验电路见图 9.2 。
图中 , R4 ～
R7,D1 ～ D3 负责波形的正半周， R8 ～ R11,D4
～ D6 负责波形的的下半周， R2 和 R3 为正负半周共用电阻， R1 对输入的三角波进行降压。
在正半周的变换过程中，设 R4 ～
R7 都取值为 1.2K Ω, 在正半周 , 当 D1 ～ D3 都不导通时， C 、 B 、 A 点的电压分别为 1.25V,2.5V,3.75V 。
在波形变换的过程中 , 由于二极管的非线性特性，加上输入函数的时间关联性 , 不同时刻二极管上所承受的电压是不同的。
为了分析的方便 , 我们假设二极管的正向导通电压为 0.5V, 则当输入电压高于 1.75V 时 , 二极管 D3 导通，输出电压高于 1.75V ；当输入电压高于 3V 后 , 二极管 D2 导通 , 输出电压高于 3V; 当输入电压高于 4.25V 后 , 二极管 D1 导通 , 输出高于 4.25V. 以此类推 , 便可近似得到正弦波形 . 若增大电阻 R4 的值 , 可以降低波峰时的电压降 , 以适应不同输入电压的变换要求 . 负半周的变换原理与此相类似 , 读者可以自行分析。
图 9.1 三角波→正弦波变换原理示意图图9.2 二极管三角波→正弦波变压器2. 三极管波形变换电路工作原理
图 9.3 为利用三极管的非线性特性，实现三角波→正弦波的变换电路。
图中，RP1 调节三角波的幅度 ,RP2 调节电路的对称性
, 电阻 R2 可改变正弦波的失真度 ,RP3 用于调节输出电压的幅度 ,C1 为隔直电容。
图9.3 三极管三角波→正弦波变换器图.9.4 三极管三角波→正弦波变换曲线图
波形变换的原理是 : 利用差分对管的饱和与截止特性进行变换。
由模拟电子技术相关知识可知 , 差分对管的放大特性表达式为：
i c1 = = (1)
上式中，α = ≈ 1,I 0 为差分放大器的恒定电流 ;V T 为温度的电压当量 , 当室温为25 ℃ 时，V T ≈ 26mV.
如果 V id 为三角波 , 设表达式为
(2)
式中 ,V m 为三角波的幅度 ,T 为三角波的周期 .
将式 (2) 代入式 (1) 中 , 可得 :
（ 3 ）
用计算机对式（ 3 ）进行计算，打印输出的 i c1 (t) 或 i c2 (t) 曲线近似于正弦波，则差分放大器的输出电压 V c1
(t) 和 V c2 (t) 也近似于正弦波，波形变换过程如图 9.4 所示。
为使输出波形更接近正弦波 , 要求 :
①传输特性曲线尽可能对称，线性区尽可能窄；
⑧三角波的幅值 V m 应接近晶体管的截止电压值。
五、实验内容与步骤
1 ．二极管波形变换
实验电路见图 9.2
（ 1 ）将上下两端电阻 Rl — R 1l 分别选 1.2K 接至± 5V 电源，测得 A 、B 、 C 、 D 、 E 、 F 各点的分压电压。
选择
函数发生器输出的波形为三角波，频率调至 20KHz ， V P-P 调至 3V ，然后接入电路 IN 端，观察 OUT 输出波形。
（ 2 ）将 R4 、 R11 电阻，分别改接成 2K 和 5.1K （即： R4 ＝ R11 ＝ 2K 、R4 ＝ R11 ＝ 5.1K ），观察波形，测各点分压电压，并分别与接 1.2K Ω时相比较，分析原因。
V A V B V C V D V E V F
R4=R11=1.2K
Ω
R4=R11=2K Ω
R4=R11=5.1K
Ω
(3) 画出 (1) 、（ 2 ）不同电阻时的输出正弦波形。
2. 三极管波形变换
实验电路见图 9.3
选择函数信号发生器输出的波形为三角波，频率调至 20KHz ， V P-P 调至 3V ，调节三角波输出幅度，观察 OUT 输出波形，使三角波出现正、负半周削波，将负反馈 R2 接至三极管发射极，调节 RP2 ，可改变波形正、负半周的对称度，反复调节 RP1 、 RP2 即可得到正弦波输出。
调 RP3 可改变正弦波输出幅度。
R2 的大小可改变正弦波的失真度。
六、实验报告
1 、整理数据，画出波形图。
2 、二极管波形变换电路中，改变分压电阻（ R4 、 R11 ）时，对正弦波形有何影响。
3 、三极管波形变换电路中，分析电位器 RP1 、 RP2 和 RP3 的作用，以及改变负反馈电阻 R2 对正弦波的影响。
4 、比较两种变换电路的优缺点。