三角波正弦波转换电路..

目录

1.设计要求 (2)

2.设计方案与论证 (2)

3.设计原理 (4)

3.1硬件分析 (4)

3.1.1总体电路图 (4)

3.1.2三角波产生电路 (4)

3.1.3 门限电压的估算 (5)

3.1.4矩形波产生电路 (6)

3.1.5工作原理 (6)

3.1.6三角波整流电路 (7)

3.1.7调幅电路 (8)

3.1.8偏置电路 (10)

3.2 multisim软件简介 (11)

4.元器件清单 (12)

5.元器件识别与检测 (13)

6.硬件制作与调试 (13)

7.设计心得 (14)

8.参考文献 (14)

1.设计要求

在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析和确定它们的性能参数。

而波形发生器是它们中一种更为常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。本次课程设计应用所学电路设计构成可产生三角波形，并在此基础上应用二极管整流网络对所产生的三角波整流为正弦波，再对正弦波进行进一步的处理。

使用模拟或者数字的方法设计一个频率可调的三角波发生器，并利用二极管网络将三角波整成正弦波。对正弦波作进一步处理：

1) 使正弦波峰峰值可变

2) 使正弦波可叠加直流偏置

3) 频率调节范围50Hz～100KHz

分析原理，设计电路，正确选择参数，在实现电路仿真的基础上搭建和调试硬件电路。

2.设计方案与论证

本次课程设计应用多谐振荡电路产生方波，再应用积分电路对所产生的方波进行一次积分产生三角波，用二极管整形网络对三角波进行整流使之产生不失真的正弦波。对正弦波进一步处理：用反相放大器对产生的波形进行放大，后跟反相加法器对正弦波进行直流偏置。用multisim软件对电路仿真。

总体框图如下：

开始

产生方波

一次积分

三角波

二极管整流网络正弦波

调幅电路

调幅波

偏置

偏置波形

输出

结束

图1总体方案流程图

3.设计原理

3.1硬件分析

3.1.1总体电路图

图2完整电路图

3.1.2三角波产生电路

利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，可以实现集成运放的周期性翻转，进而在输出端产生一个方波。给电容的充电是恒压充电，随着电容电压的升高，其充电电流越来越小，电容电压上升也越来越缓慢。理论分析可知，电容上

电压的变化，是一个负指数曲线。因此，这个电路只能实现方波发生。但是，我们注意到，这个负指数曲线在工作过程中是不停地正向充电、反向放电，已经和三角波有些类似。如果能够使得电容上充电电流固定，则其电压的上升或者下降将是线性的，就可以在电容端获得一个三角波。

由图3见，电路包括同相输入迟滞比较器和充放电时间常数相等的积分器两部分，共同组成三角波电压产生器电路

图3三角波产生电路

3.1.3 门限电压的估算

由图3有

1

1212

I o p I v v v v R R R -=-+ （2.1.1）

考虑到电路翻转时，有110N p v v ≈=即得

1

12

I T O R v V v R ==- (2.1.2)

由于1O Z v V =±，由式(2.1.2)，可分别求出上、下门限电压和门限宽度为

1

2

Z T R V V R +=

（2.1.3） 1

2

Z

T R V V R -

=- （2.1.4）

和 1

2

2

T Z T T R V V V V R +-∆=-= （2.1.5）

3.1.4矩形波产生电路

图4矩形波电路

3.1.5工作原理

设t=0时接通电源，有1O Z v V =-，则Z V -经20R 向C 充电，使输出电压按线

性规律增长。当O v 上升到门限电压T V +使110N p v v ==时，比较器输出1O v 由

Z V -上跳到Z V +，同时门限电压下跳到T V -值。当O v 下降到门限电压T V -使

110N p v v ==时，比较器输出1O v 又由Z V +下跳到Z V -。如此周而复始，产生振荡。由于电容C 的正向与向充电时间常数相等，输出波形为三角波。其振荡周期为：

1202

4R R C

T R =

（2.1.6）

产生三角波如图5：

图5 产生三角波图

3.1.6三角波整流电路

三角波转换成正弦波的原理图如图4所示。正弦波可看成是是由许多斜率不同的直线段组成的，只要直线段足够多，由折线构成的波形就可以相当好的近似正弦波形，斜率不同的直线段可由三角波经电阻分压得到（各段相应的分压系数不同）。因此只要将三角波Ui通过一个分压网络，根据Ui的大小改变分压网络的分压系数，便可得到近似的正弦波输出，二极管整形网络可实现着这种功能。通过正负电源E对主干电阻的电位进行分配。只要电路参数选择合理、对称，就可得到非线性不失真的正弦波。（其中主干电路的电阻都为100Ω，分支电阻阻值为1.0kΩ。主干电路电阻远小于支路电阻）

二极管整流网络图6：

图6二极管整流网络电路

整流后波形图7：