用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路

物理与电子工程学院《模拟电路》课程设计

题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三

角波产生电路

专业电子信息工程专业

班级 14级电信1班

学号 1430140227

学生姓名邓清凤

指导教师黄川

完成日期： 2015 年 12 月

目录

1 设计任务与要求 (3)

2 设计方案 (3)

3设计原理分析 (5)

4实验设备与器件 (8)

4.1元器件的引脚及其个数 (8)

4.2其它器件与设备 (8)

5实验内容 (9)

5.1 RC正弦波振荡器 (9)

5.2方波发生器 (11)

5.3三角波发生器 (13)

6 总结思考 (14)

7 参考文献 (15)

用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路

姓名：邓清凤

电子信息工程专业

[摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。

[关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器

1 设计任务与要求

（1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。

（2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。

（3）撰写课程设计报告。

（4）答辩、并提交课程设计报告书

2 设计方案

方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。

缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。

图1 集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路

方案二：用8038制作的多波形信号发生器

优点：具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件

缺点：成本较高。

图2 8038制作的多波形信号发生器

注：本课题只采用方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路

3设计原理分析

由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用最常用的，线路比较简单的几种电路加以分析。 1、 RC 桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）

图3为RC 桥式正弦波振荡器。其中RC 串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R 1、R 2、R W 及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器R W ，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D 1、D 2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D 1、D 2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

电路的振荡频率

2πRC

1

f O

起振的幅值条件

1

f

R R ≥2 式中R f ＝R W ＋R 2＋（R 3 // r D ），r D — 二极管正向导通电阻。

调整反馈电阻R f （调R W ），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大R f 。如波形失真严重，则应适当减小R f 。

改变选频网络的参数C 或 R ，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C 作频率量程切换，而调节R 作量程内的频率细调。

图3 RC 串并联正弦波振荡器

2、方波发生器

由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC 积分器两大部分。图4所示为由滞回比较器及简单RC 积分电路组成的方波—三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。

电路振荡频率

式中 R 1＝R 1'＋R W ' R 2＝R 2'＋R W "

方波输出幅值 U om ＝±U Z

三角波输出幅值

调节电位器R W （即改变R 2／R 1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可通过改变R f （或C f ）来实现振荡频率的调节。

图4所示为由滞回比较器及简单RC 积分电路组成的方波—三角波发生器

3、 三角波和方波发生器

如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图5所示，则比较器A 1输出的方波经积分器A 2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、方波发生器。图6为方波、三角波发生器输出波形图。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。

Z

2

12

cm U

R R R U +=

)R 2R Ln(1C 2R 1

f 1

2

f f o +

=

图5方波、三角波发生器输出波形图

电路振荡频率 f

W f 12

O )C R (R 4R R f +=

方波幅值 U ′om ＝±U Z 三角波幅值 Z 2

1

om U R R U =

调节R W 可以改变振荡频率，改变比值

2

1

R R 可调节三角波的幅值。

图6为方波、三角波发生器输出波形图