方波三角波发生电路实验报告修订版

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-三角波产生电路

专业：电子信息科学与技术学号： 2014216010 姓名：侯涛

指导教师：石玉军

方波-三角波产生电路

摘要

在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进 行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借，可以立即创建具有完整组件库的电路图。本设计就是利用软件进行电路图的绘制并进行仿真。

关键词 折线法，比较器，积分器，转换电路，低通滤波， 1、 引言

波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形,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，而我们设计的正是多种波形发生器。本次设计用运放来组成积分电路，低通滤波电路来分别实现方波，三角波和正弦波的输出。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。

本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。将其接入电源，具有实际的应用价值。并通过在示波器上观察波形及数据，得到结果。电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过方波-三角波转换电路看到三角波，得到想要的信号。

2、设计内容和要求

设计要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波的波形发生器。

设计指标：输出频率分别为：2z 10H 、310Z H 和4

10Z H ；方波的输出电压峰

峰值 20P P V v -≥ 。

3、方案的论证和选择

3.1方案的提出 3.1.1方案一：

0.12Multisim 0.12Multisim 0.12Multisim 0.12Multisim RC

1、由文氏桥振荡产生一个正弦波信号。

2、把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器从而把正弦波转换成方波。

3、把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 3.1.2方案二：

1、由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路。

2、然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号，再通过一个过零比较器从而把正弦波转换成方波。 3.1.3方案三：

1、由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。

2、用折线法把三角波转换成正弦波，再通过一个过零比较器从而把正弦波转换成方波。

3.2、方案的比较与确定 3.2.1 方案一：

文氏桥的振荡原理：正反馈RC 网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当

12R R =、12C C =。即0f f =时，13F =、3u A =。然而，起振条件为u A >3。实际操作时，如果要满足振荡条件432R R =时，起振很慢。如果43R R >2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC 串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 3.2.2 方案二：

把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的方波经积分可得到三角波、三角波又触发比较 器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。

然而，指标要求输出频率分别为2z 10H 、310Z H 和4

10Z H 。因此不满足使用低通

滤波的条件。放弃方案二。 3.2.3 方案三：

方波、三角波发生器原理如同方案二。比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程 中，与三角波的差别越来越大即零附近的

差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制。

综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。

4、硬件系统的设计

4.1方波、三角波产生电路原理

该电路由滞回比较器和积分器组成。图中滞回比较器的输出电压1o z u U =±，它的输入电压就是积分电路的输出电压2o u 。则1U A 的同相输入端的电位：

11221212o o p R u R u u R R R R ⋅⋅=

+++,令0p n u u ==，则阀值电压：1

22

t o z

R u u U R ±==±；积分电

路的输入电压是滞回比较器的输出电压1o u ，而且不是z U +，就是z U -，所以输出电压的表达式为：()()1122282

u u o o o o u t t t R C ⋅-=-

+⋅；设初态时01u 正好从z U -跃变到

z U +， 则：()10282

z o t U t t u U R C ⋅-=-

+⋅，积分电路反向积分，2o u 随时间的增长线性

下降，一旦2t u o U =-，在稍减小，

01u 将从z U +跃变为z U -，使式变为：

，积分电路正向积分，2o u 随时间增长线性增大，一旦2t u o U =+，再稍微增大，01u 将从t U -跃变为z U +，回到初态。电路重复上述过

程，因而产生自激振荡。由上分析，01u 是方波，且占空比为50%，幅值为z U ；

()t z o U C R t t U -⋅-⋅=

2

8212u