方波 三角波波形发生器的设计教学文案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
方波三角波波形发生
器的设计
精品资料
西安文理学院物理与机械电子工程学院
课程设计报告
专业班级
课程电子技术课程设计
题目方波三角波波形发生器的设计
学号
学生姓名
指导教师
2013年12
西安文理学院机械电子工程系
课程设计任务书
学生姓名专业班级学号
指导教师职称教研室自动化
课程电子技术课程设计
题目方波、三角波波形发生器的设计
任务与要求
任务:
设计能产生方波、三角波波形信号输出的波形发生器。
1.输出的各种波形工作频率范围0.02Hz~10k Hz连续可调;
2.方波幅值10V;
3.三角波峰-峰值20V;各种输出波形幅值均连续可调;
4.设计电路所需的直流电源。
要求:
1.根据设计任务和指标,初选电路;
2.通过调查研究、设计计算,确定电路方案。
开始日期 2013.12.13 完成日期 2013.12.27
2013年 12 月 27 日
目录
设计目的 (4)
设计任务和要求 (4)
总体设计方案 (5)
功能模块设计与分析 (10)
电路的安装与调试 (14)
实验仪器及元器件清单 (14)
心得体会 (16)
一、设计目的
1.掌握方波—三角波产生电路的设计方法及工作原理;
2.掌握电子系统的一般设计方法;
3.掌握常用原件的识别和测试;
4.掌握模拟电路的安装测量与调试的基本技能;
5.培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风。
二、设计任务和要求
任务:
设计能产生方波、三角波波形信号输出的波形发生器。
1.方波幅值10V;
2.输出的各种波形工作频率范围0.02Hz~10k Hz连续可调;
3.三角波峰-峰值20;各种输出波形幅值均连续可调;
4.设计电路所需的直流电源。
要求:
1.根据设计任务和指标,初选电路;
2.通过调查研究、设计计算,确定电路方案。
三.总体设计方案
方案一,框图如下图1所示:
正弦波信号
方波信号
三角波信号
图1 多种波形发生器原理框图(方案一)
文氏桥振荡器(RC串-并联正弦振荡器)产生正弦波输出,其主要特点是采用
RC串-并联网络作为选频和反馈网络,其振荡频率为f
=1/(2πRC),改变RC的值,可得到不同频率的正弦信号输出。为了使输出电压稳定,需采用稳幅措施。用集成运放构成电压比较器,将正弦波信号变换成方波信号输出。用运放构成积分电路,将方波信号变换成三角波
方案二,框图如下图2所示:
三角波信号
图中利用滞回比较器的开关作用和具有延时作用的RC反馈网络构成多谐振器,用积分电路将方波变换成三角波信号输出。
方案三,由5G8038组成的多量程、多功能信号发生器。其电路的输出信号频率可以在1Hz以下至几百KHz范围内调节,压控信号可内部选择,也可外接。输出信号可直接从2、3、9角高阻输出,也可以通过5G353低阻输出。图中利用
滞回比较器的开关作用和具有延时作用的RC反馈网络构成多谐振器,用积分电路将方波变换成三角波信号.
论证:经分析方案一结构复杂,不易于调试,不能很快的得到电路波形。方案三可同时产生方波、三角波,该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。555定时器接成多谐振荡器工作形式,C2为定时电容,C2的充电回路是R2→R3→RP→C2;C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。由于R3+RP》R2,所以充电时间常数与放电时间常数近似相等,由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数,其频率为1KHZ左右,调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后,输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络,输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源。方案二操作简便,方案一同方案二比较,对于三角波的产生有一定的麻烦,因为题目需要频率为连续可调,但幅度稳定性难以达到要求;方案二由于采用运算放大器组成积分电路,因此可实现恒流充电,使三角波线性大为改善。由此,本设计采用方案二。能在简易环境下得到很清晰的波形。
综上,选择方案二。
四、功能模块设计与分析
1.总电路图设计
2.单元电路图的设计
⑴.滞回电压比较器
图10-1为一种滞回电压比较器电路,双稳压管用于输出电压限幅,R 3起限流作用,R 2和R 1构成正反馈,运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区,而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知,当输入电压u in 小于某一负值电压时,输出电压u o = -U Z ;当输入电压u in 大于某一电压时,u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0,由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示,有
2
1o 1in
22
1o
2
in 1p 1111R R u R u R R R u R u R u ++=++= 根据翻转条件,令上式右方为零,得此时的输入电压
th Z 2
1o 21in U U R R
u R R u m m ===
U th称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图10-2所示。设输入电压初始值小于-U th,此时u o= -U Z ;增大u in,当u in=U th时,运放输出状态翻转,进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区,减小u in ,当u in= -U th时,运放则开始进入负饱和区。
图10-1 滞回电压比较器图10-2 滞回电压比较器的直流传递特性如果给图10-1所示电路输入三角波电压,其幅值大于U th ,设t = 0时,u o= -U Z
其输出波形如图10-3所示。可见,输出为方波。
图10-3 输入为三角波时滞回电压比较器的输出波形.
⑵.方波——三角波发生器