方波三角波正弦波发生器课程设计报告

宁波大红鹰学院

《模拟电子技术》

课程设计报告

课题名称：方波三角波正弦波发生器

分院：机械与电气工程学院

教研室：电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：惺惺惜惺

指导教师：惺惺惜惺惺

二○一三年十二月

方波三角波正弦波发生器

一、设计任务

1、熟悉电路的基本功能原理，学会用集成运算放大器组成方波、三角波及正弦波发生器；

2、学习方波、三角波、正弦波发生器的设计方法和设计流程；

3、掌握方波、三角波、正弦波发生器的调试与测量方法。

4、能正确焊装、检测、调试电路。

二、硬件设计

1、元器件选择

（1）集成电路： LM358D；

（2）稳压二极管： 6.2V；

（3）电阻：E24系列，碳膜电阻，1/4W，精度5%51 KΩ、10KΩ、400 KΩ。（4）电容：电解电容0.33uf、10uf。

（5）电位器：10K、50K。

（6）二极管：IN4148。

2、发生原理

方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图

首先由LM358D组成的振荡器产生正弦波，然后由过零比较器将正弦波转化为方波波，最后用积分电路将方波转化为三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。

3、正弦波发生电路

电路中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼做选频网络，R1、R3、R5及二极管等元件构成反馈和稳幅环节。调节电位器R5，可以改变负反馈深度，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VD1、VD2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。VD1、VD2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。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。注意：R1、R2、C1、C2构成RC串并联电路，故R1=R2，C1=C2。

电容C1,C2.电阻R4,R5是整个电路频率大小的关键

电路的振荡频率fo=1/2πRC

调整反馈电阻R5，使电路起振，且波形失真最小。如果不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大R5。如果波形失真严重，应适当减小R5。

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作为

频率量程切换，而调节R作为量程内频率细调。

4 、方波发生电路

稳压二极管D的作用是限制和确定方波的幅度。因此要根据设计的要求方波幅度来进行选择稳压管的稳定电压。方波幅度和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到对称的方波输出，应选用稳压二极管6.2v。R为稳压管的限流电阻，其值由所选用的稳压管的稳定电流决定。集成运放处于开环状态，工作在非线性区，输入信号Ui加在反向输入端，当输入信号为正时，即U+为正时，U+>U-，则输出为正。当输入信号为负时，即U+为负时，U->U+，则输出为负，如此周而复始，在集成运放输出端便得到了矩形波。

5、三角波发生电路

积分元件R、C的参数值应根据方波和三角波所要求的重复频率来确定。当正反馈回路电阻R、R的阻值确定后，再选取电容C值，求得R。上图是一个典型的积分电路图。由图可以看出，输入信号经过了一个电阻后经过反馈流到电容上，但此时认为电容的初始电量为零，故此时给电容充电。由理想运算放大器的虚短、虚断性质得，（vi-0）/R=C*d(0-vo)/dt,所以vo=-1/（RC）∫ vdt。积分电路主要是确定积分时间C1R1的值，或者说是确定闭环增益线与0dB线交点的频率f0(零交叉点频率。当时间常数较大，如超过10ms时，电容C4的值就会达到数微法，由于微法级的标称值电容选择面较窄，故宜用改变电阻R14的方法来调整时间常数。但如所需时间常数较小时，就应选择R14为数千欧～数十千欧，再往小的方向选择C4的值来调整时间常数。因为R14的值如果太小，容易受到前级信号源输出阻抗的影响。

6、总原理图

方波三角波正弦波发生器电路图

三、测试

方波三角波正弦波发生器电路焊接

背面走线

方波正弦波测试

三角波正弦波测试

四、总结报告

为期一个星期的课程设计已经结束，在这个星期的学习、设计、焊接过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。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。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。通过对正弦波方波三角波发生器的设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。在实验室内进行调试是最困难的。因为有各种主观与客观的因素干扰我们的调试。测量时直流电源引起的误差，在仿真过程中，直流电源接的是±12V，而在实际测量中的电源电压不一定是标准的正负12伏电压。而在实际测量中，供电源会发生误差，所以在测量过程中最好用稳定性较高的电源。在仿真时，各种元件的精度很运行环境都比较好，而在实际测量中都会有所误差。焊接时也会有误差，在电路焊接过程中，焊点、导线等也存在不可避免的误差。测量时个仪表也会引起相应的误差。起初由于焊接所造成的错误，导致只有正弦波电路工作正常，其他电路短路。在示波器上只能检测到正弦波。经过调试讲过零比较器分离检测，调试成功后假如已能正常发生的正弦波，然后方波输出正常。最后加入积分电路，三角波输出正常。电路调试成功。