三角波信号发生电路设计

课程设计报告

课程名称：模拟电子技术基础

设计题目：三角波信号发生电路设计

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课程设计任务书

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目录

一、设计意义 (1)

1.1信号发生器的概述 (1)

1.2预计完成步骤 (1)

1.3制定的措施 (1)

二、设计方案比较 (1)

2.1三角波发生电路设计方案一 (1)

2.2三角波发生电路设计方案二 (3)

三、电路组成框图 (5)

四、电路原理图 (5)

五、组装及仿真指标测试 (7)

六、总结 (8)

七、参考文献 (9)

一、设计意义

1.1信号发生器的概述

信号发生器在电子技术应用领域里的用途非常广泛，在数字系统和自动控制系统也常常需要方波，三角波，的非正弦波信号发生器。目前我们实验室用的较多的波形发生器主要有两种：低频正弦波发生器和通用多波形发生器，前者只能产生正弦波，调节范围不大，但是信号稳定，失真度底，主要用在对波形有很高的要求的实验中；后者能产生正弦波、方波和三角波，也有的能产生三种以上波形。

本次课程设计是做一个能够产生三角波电路的设计。

由理论分析知,电压比较器可以产生方波,积分电路可以产生三角波。

1.2预计完成步骤

任务一 总体设计

任务二 方波-三角波产生电路设计 任务三 方波-三角波产生电路的安装 任务四 方波-三角波产生电路的仿真和调试

1.3制定的措施

使用National Instruments Multisim 编辑电路原理图。并且进行理论仿真。 在几个方案中选择具有可行性以及稳定性强的的电路原理图。 对选定的原理图进行安装调试。

二、设计方案比较

2.1三角波发生电路设计方案一

图1 三角波发生电路（一）

三角波电路波形可以通过积分电路实现，把方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就得到了三角波。

如图1所示电路输入方波电压，可见，输出为三角波。图中滞回比较器的输出电压

Z U U ±=01,他的输入电压时积分电路的输出电压0U ，根据叠加原理，集成运放1A 同相输

入端电位

Z P U R R R U R R R U R R R U R R R U 2

1101

22012

110

2

121+±

+=

++=

+

（1.1）

令,011==N P U U 则阈值电压

Z T U R R U 2

1

=

± 因此，滞回比较器的电压传输特性如图2所示。

积分电路的输入电压时滞回比较器的输出电压01U ,而且01U 不是

Z U +,就是Z U -,所

以输出电压的表达式为 ()()000101301

t U t t

U C

R U +--

=（1.2） 式中()00t

U 为初态时的输出电压。设初态时01U 正 图2 三角波发生电路滞 好从-Z U 跃变为+Z U ，则上式应写成 回比较器的电压传输特性

()()0001301

t U t t U C

R U Z +--

= （1.3）

积分电路反向积分，0U 随时间的增长线性下降，根据电压传输特性一旦T U U -=0，再稍减小，01U 将从Z U + 跃变为-Z U 。使得上式变为

()()0001301

t U t t U C

R U Z +-=

（1.4）

()00t U 为01U 产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，0U 随时间的增长线性增大，根据电压输出特性，一旦T U U +=0，再稍增大，01U 将从-Z U 跃变为 Z U + ，回到初态，积分电路又开始反向积分。电路重复上述过程，因此产生自激震振荡。

0U 是三角波，幅值为T U ±；01U 是方波，

幅值为Z U ± ，如图3所示， 图3发生电路波形图

因此也可称图1所示电路为三角波—方波发生电路。由于积分电路引入了深度电压负反馈，所以在负载电阻相当大的变化范围里，三角波电压几乎不变。

由以分析可知，改变U z 可改变输由电压u 01,U0的幅度改变R 1/R 2的比值，可改方波、三

角波的周期或频率，同时影响三角波输出电压的幅度，但不影响方波输出电压的幅度；改变而和R．C，可改变频率，而不影响输出电压的幅度。

2.2三角波发生电路设计方案二

由集成运放构成的三角波—方波发生器原理图

图4 三角波发生电路（二）

由集成运放构成的三角波—方波发生器输出波形

图5 发生电路（二）波形图

在电路中，第一级A

1组成迟滞电压比较器，输出电压u

o1

为对称的方波信号。第二级A

2

组成积分器，输出电压u。为三角波信号。

设稳压管的稳压值为U

z ，则电压比较器输出的高电平为+U

z

，低电平为－U

z

，A

1

同相端的

电压为

（2.1）

比较器输出±U

z

经电位器RP分压后，加到积分器的反相输人端。设分压系数为n，则积

分器输入电压为±nU

z

，反相积分器的输出电压为

（2.2）