波形转换电路的设计

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：电信科xxx班

指导老师：工作单位：武汉理工大学理学院

题目：波形转换电路的设计

初始条件：直流稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具

体要求）

1、技术要求：

设计一种波形转换电路，要求产生频率可调的方波，并且能够实现方波转换为三角波。测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图，以及输出电压值。

2、主要任务：

（一）设计方案

（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；

（2）以集成电路运算放大器LF353为主，设计一种波形转换电路（实现方案）；

（3）依据设计方案，进行预答辩；

（二）实现方案

（4）根据设计的实现方案，画出电路图；

（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；

（6）在面包板上组装电路；

（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；

（8）撰写设计说明书，进行答辩。

3、撰写课程设计说明书：

封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期

任务书

目录（自动生成）

正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；

4、调试过程及结论；

5、心得体会；

6、参考文献

成绩评定表

时间安排：

课程设计时间：20周－21周

20周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩；

21周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。指导教师签名：年月日系主任（或负责老师）签名：年月日

目录

1 技术指标 (1)

2 设计方案及其比较 (1)

2.1 方案一 (1)

2.1.1 设计RC文式桥振荡器 (2)

2.1.2 设计过零比较器 (3)

2.2 方案二 (4)

2.3 方案比较 (5)

3 实现方案 (5)

3.1 实验原理图 (5)

3.2 工作原理 (6)

3.2.1 设计方波发生器 (6)

3.2.2 设计积分器 (7)

3.3 各元器件功能 (9)

3.4 测试线路布线图 (9)

4 调试过程及结论 (10)

4.1 调试过程 (10)

4.2 结论 (10)

5 实验心得 (11)

6 参考文献 (12)

波形转换电路的设计

1 技术指标。

设计一种波形转换电路，要求产生频率可调的方波，并且能够实现方波转换为三角波。测试并记录下不同频率下方波和三角波的波形图，以及输出频率。

2 设计方案及其比较。

2.1 方案一

先利用RC文式桥振荡器产生正弦波，再利用过零比较器把正弦波转化为方波，最后利用积分器把方波转化为三角波。其仿真图如图1。

图1 正弦波法电路

运行仿真输出波形如图2所示：

图2 正弦波发输出波形

2.1.1 设计RC 文式桥振荡器

RC 文式桥振荡电路如图3所示，RC 串并联网络是选频网络，同时兼有正反馈网络功能，另外增加了R 3和R 2负反馈网络。

由于f=f 0= 时，F Vmax =；为满足振幅平衡条件=1，所以如图3所示，加

入R 3和R 4支路，构成电压串联负反馈。 F =1+=3 （1）

图3 RC文式桥振荡器

运行仿真输出波形如图4所示：

图4 RC文式桥振荡器输出波形

2.1.2 设计过零比较器

图5所示为实用的过零比较器波形转换电路，图中R1为限流电阻，防止v i过大时损坏运算放大器；D1和D2位输入保护二极管，限制输入电阻幅度不变。输出回路R2为限流电阻，D3和D4构成双向稳压二极管，完成输出电压双向限

幅，使得输出电压的幅度限制为Z。

当输入为正弦波信号时，经过零比较器波形变换，输出为方波信号，电压幅度为正负电源电压；输出为方波，但电压幅度为Z。

图5过零比较器电路电路

运行仿真输出波形如图6所示：

图6过零比较器输出波形

2.2 方案二

利用振荡电路同时产生方波和三角波，其仿真图如图7。方波转化为三角波电路图如图7所示为具有三角波和矩形波输出的振荡电路。该电路由密勒积分器U1B和斯密特触发器U1A构成，可以产生三角波和矩形波输出。振荡频率由密勒积分器的时间常数R1C1和触发器的滞后电压Vcc(R V1+R V2)/( R V1+R V2+R1)确定，其中为Vcc电源电压。调节电阻R1可以改变振荡频率，而调节电阻R V2既可以改变三角波的输出幅度，也可以改变振荡频率。U1B输出三角波，U1A输出矩形波，它们之间相位差为90度。

图7 自激振荡法电路

2.3 方案比较

方案一较为复杂，主要有三个部分组成，即RC文式桥振荡器、过零比较器和积分器，其中频率可调实现起来，要同时调两个滑动变阻器的电阻，实用性不强，仿真图比较繁琐。方案二利用自激振荡直接产生方波和三角波，仿真图最简单，而且有两个滑动变阻器分别调节输出波形的幅度和频率。

3 实现方案

3.1 实验原理图

先利用方波发生器产生方波，再利用积分器把方波转化为三角波。其仿真图如图8所示：

图8 方波发生器法电路

运行仿真输出波形如图9所示：

图9 方波发生器法输出波形