广工模电课程设计报告

课程设计

课程名称模拟电子技术基础课程设计

题目名称波形发生电路

学生学院物理与光电工程学院

专业班级 12级电子科学与技术

学号3112008399

学生姓名 big stupie brother 指导教师 miss zhu

2013-12-7

目录

1．摘要和关键词

2．设计任务与技术指标

3.电路设计及其原理

1）方案比较

2）单元电路设计

①RC桥式正弦振荡电路

②射极跟随器电路

③方波产生电路

④三角波产生电路

3）元件选择

4）电路工作原理总结

4.电路调试与结果

5.设计不足和存在问题

6.实验总结

7.参考文献

8.附录

1．摘要和关键词

【摘要】：

用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ—20KHZ的变换，再通过电压跟随器输出正弦波，电压跟随器起到保护前级不受后级影响。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波，同样经过电压跟随器输出三角波，方波、三角波的频率与正弦波频率相同。

【关键词】：RC桥式振荡电压跟随器过零比较器积分运算电路

2.设计任务与技术指标

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正弦波、方波和三角波波形发生器。

基本指标：1、输出的各种波形基本不失真；

2、频率范围为50HZ～20KHZ，连续可调；

3、方波和正弦波的电压峰峰值VPP>10V，三角波的VPP>20V。

3.电路设计及其原理

1）方案比较

方案一先通过压控方波振荡电路产生方波信号，方波信号经过积分运算电路整形为三角波，三角波通过低通滤波器整形为正弦波。

方案二用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R 及电容C实现100HZ—20KHZ的变换，再通过电压跟随器输出正弦波。正弦波通过过零比较器，整形为方波，同样经过电压跟随器输出方波。方波通过积分运算电路，整形为三角波。

方案二同方案一比较，有较为明显的优势，首先，由于是采用滤波方式产生正弦波，高低频特性较差，可实现的波形频率范围较窄。方案二采用RC桥式正弦振荡电路产生正弦波，频率范围较宽，用过零比较器整形为方波，更容易实现幅度的调节。由于方案二的优势，本设计采用方案二。

方案二原理框图如下

图2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图

RC 正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过RC 正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号，经过积分器电路产生三角波信号。

2） 单元电路设计

RC 桥式正弦振荡电路

RC 桥式正弦波振荡电路，也称文氏桥振荡电路。它可由以下四个部分组成： （1） 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定

幅值的输出量，实现能量的控制。

（2） 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证

电路产生正弦波振荡。

（3） 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。 （4） 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。 说明： 本设计中选频网络与正反馈网络“合二为一”。

+ - +

-

反馈电路

正弦波波形

RC桥式正弦波振荡电路

原理：上图是一个RC串并联的桥式振荡电路。正弦波振荡的平衡条件为AF=1，因为当f=f0时，F=1/3,所以，A=3,因此只要为RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。同时，考虑到起振条件，所以放大电路的电压放大倍数应略大于3。在上面的电路图中，通过调节滑动变阻器R5，R6的阻值，就可以改变输出波形的频率，从而达到了频率可调的作用。

通过以下计算，可以求出RC串并联选频网络的频率特性和

错误！未找到引用源。 (1)

整理可得

错误！未找到引用源。 (2)

令错误！未找到引用源。=1/RC,则

错误！未找到引用源。 (3) （3）代入（2）,得出

错误！未找到引用源。 (4)

幅频特性为

错误！未找到引用源。 (5)

相频特性为

错误！未找到引用源。 (6)

当f=错误！未找到引用源。时，错误！未找到引用源。＝错误！未找到引用源。，即错误！未找到引用源。,错误！未找到引用源。

又由错误！未找到引用源。可知

当f=错误！未找到引用源。时，错误！未找到引用源。＝错误！未找到引用源。，所以错误！未找到引用源。

(7)

（7）式表明，只要RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3（即输出电压与输入电压同相，且放大倍数的数值为3）的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。

电路中的二极管起稳幅作用，即非线性环节。

射极跟随器电路

用运放接成的电压跟随器电路，主要起保护上一级不受下一级电路影响的作用。理想运放的开环差模增益为无穷大，因而电压跟随器具有比射极输出器好得多的跟随特性。其电路图如下：

电压跟随器电路经电压跟随器后RC桥式正

弦振荡产生波形

方波产生电路

方波的产生电路主要由一个过零比较器组成，前级产生的正弦波输入过零比较器，整形为相同频率的方波。

原理：下图是一个过零比较器，则阈值电压UT=0V，集成运放工作在开环状态，当输入电压UI<0V时，Uo=+UOM;当输入电压UI>0V时，Uo=-UOM。用稳压管接到反馈电路中的作用是限制输出同时让电路能够正常工作。因此，当输入为方波时，输出电压波形就是三角波。

输出方波波形过零比较器