设计制作一个产生正弦波—方波—三角波函数转换器
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模拟电路课程设计报告设计课题:设计制作一个产生正弦波—方波—三角波函数
转换器
专业班级:电信本
学生姓名:
学号:46
指导教师:
设计时间: 01/05
设计制作一个产生正弦波-方波-锯齿波函数转换器
一、设计任务与要求
1、?输出波形频率范围为~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;
5、?分别用三个发光二极管显示三种波形输出;??
6、用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(±12V)。
二、方案设计与论证
设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波、方波、三角波。正弦波可以通过RC 桥式正弦波振荡电路产生。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,只要调节三角波的占空比就可以得到锯齿波。各个芯片的电源可用直流电源提供。
方案一
1、直流电源部分
电路图如图1所示
图1 直流电源
2、波形产生部分
方案一: LC 正弦波振荡电路与RC 桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相似的,只是选
频网络采用LC 电路。在LC 振荡电路中,当f=f 0时,放大电路的放大倍数数值最大,而其
余频率的信号均被衰减到零;引入正反馈后,使反馈电压作为放大电路的输入电压,以维持输出电压,从而形成正弦波振荡。
方案二
1、 直流电源部分同上
2、电路图如图2所示
正、反积分时间
常数可调的积分
电路 滞回比较器 LC 正弦波振荡
电路
图2 正弦波—方波—三角波函数转换电路
方案论证
LC正弦波振荡电路特别是方案一所采取的电感反馈式振荡电路中N1与N2之间耦合紧密,振幅大;当C采用可变电容时,可以获得调节范围较宽的振荡频率,最高频率可达几十兆赫兹。由于反馈电压取自电感,对高频信号具有较大的电抗,输出电压波形中常含有高次谐波。因此,电感反馈式振荡电路常用在对波形要求不高的设备之中,如高频加热器、接受机的本机振荡电路等。另外由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高,所以放大电路多采用分立元件电路,必要时还应采用共基电路。因此对于器材的选择及焊接的要求提高了。
相反,RC正弦波振荡电路的振荡频率较低,一般在1MHz以下,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,具有振荡频率稳定,带负载能力强,输出电压失真小等优点,因此获得相当广泛的应用。另外对于器材的要求也不高,都是写常见的的集成块、电容、电位器等。在布局方面,简单,清晰!
综合对比两种方案,我选择第二种方案。
三、单元电路设计与参数计算
1、直流电源
(1)、整流电路
设变压器副边电压U2=wt
U sin
2
2, U
2
为其有效值。
则:输出电压的平均值
输出电流的平均值
I O(AV)=R L
脉动系数 S=)
(1AV O M O U U = 2/3= 二极管的选择
最大镇流电流I F >L
R U π22 最高反向工作电压 U RM >22U
(2)、滤波电路
U O(AV)=2U 2(1-T/4R L C)
当R L C=(3~5)T/2时,U O(AV) =
脉动系数为
S=T
C R T L -4 滤波后的电压: (3)、稳压电路
在稳压二极管所组成的稳压电路中,利用稳压管所起的电流调节作用,通过限流电)41(22U U U 2Omin Omax AV O C R T U L -=+=)
(
阻R上电压或电流的变化进行补偿,来达到稳压的目的。限流电阻R是必不可少的元件,它既限制稳压管中的电流使其正常工作,又与稳压管相配合以达到稳压的目的。一般情况下,在电路中如果有稳压管存在,就必然有与之匹配的限流电阻。
1)稳压电路输入电压U
I
的选择:
根据经验,一般选取U
I =(2~3)U
O
U
I
确定后,就可以根据此值选择整流滤波电路的元件参数。
2)稳压管的选择:
U
Z =U
O
;
I
Zmax -I
Zmin
>I
Lmax
-I
Lmin
;
稳压管最大稳定电流 I
ZM >=I
Lmax
+I
Lmin
3)限流电阻R的选择:
通过查手册可知:I
ZMIN <=I
DZ
<=I
ZMAX
;
计算可知:
max
R=(U Imin-U Z)/(I Z+I Lmax)
R
min =(U
Imax
-U
Z
)/(I
ZM
+I
Lmin
)
其中变压器用 220V~15V规格的选的三端稳压器为:LM7812、LM7912,整流用的二极管可用1N4007 ,电解电容用3300uf C7与C8可用220Uf电容C3与C3可用 C5与C6可用,发光二极管上的R用 1KΩ。
2、波形转换部分