矩形波三角波发生器

（封面）

天津理工大学中环信息学院

电子技术课程设计

设计题目:矩形波、三角波发生器

姓名：薄一慧学号：12050095

系别：电子信息工程系专业班级：通信工程2班

开始日期：2014年6月9日完成日期：2014年6月20日

指导教师：彭利标成绩评定等级

天津理工大学中环信息学院

课程设计任务书

系别：电子信息工程系班级：12 通信工程2班姓名：薄一慧学号：12050095

本表附在课程设计说明书的目录之后。

天津理工大学中环信息学院

课程设计成绩评定表

系别：电子信息工程系班级：12 通信工程2班姓名：薄一慧学号：12050095

本表附在课程设计任务书之后。

目录

一、设计意义 (4)

1.1、任务 (4)

1.2、完成措施 (4)

二、设计方案比较 (4)

2.1、方波-三角波的产生方案 (4)

(1)滞回电压比较器 (4)

(2)方波三角波发生器 (7)

2.2、方波-三角波的产生方案二 (8)

(1)由集成运放构成的三角波—方波发生器原理图 (8)

(2)由集成运放构成的三角波—方波发生器输出波形 (8)

三、电路组成框 (10)

3.1、方波-三角波发生电路组成框图 (10)

3.2、方波形成的工作原理 (10)

四、电路原理图 (12)

4.1、方波-三角波发生器的电路原理图 (12)

4.2、方波-三角波发生器的元件清单 (12)

五、组装及技术指标及仿真 (13)

5.1、输出方波的仿真 (13)

六、总结 (14)

一、设计意义

众所周知,制作函数发生器的电路有很多种。本次设计采用的电路是基于运放的试验电路。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,三角波再经过差动放大器可以产生正弦波。向电压比较器输入三角波就可以产生方波,于是可以将积分电路的输出作为电压比较器的输入。各种波形频率段的调整可以由外电路的改变来实现。它的成本不高，电路简单，使用方便，有效地节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。波形发生器广泛的用于各大院校和科研场所。随着科学的进步，生活会的进步，、社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的要求，而卧们设计的正式多种的波形发生器，本实验运放来组成积分电路，滞回电压比较器来实现三角波、方波的输出。本次课程设计是要求做一个能够产生方波-三角波-正弦波的函数发生器。

1.1、任务

1、首先要三角波的输出。最后进行方波和三角波的同时输出。 3、对电路图分进行析设计好信号发生器的原理图，进行方波的产生。

2、然后再器原理并进行实际的操作。

1.2、完成措施

利用Multisim 进行仿真。

二、设计方案比较

本设计选两个方案进行比较，如下： 2.1方波-三角波的产生方案一

（1）、 滞回电压比较器

图2-1为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2

和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in 小于某一负值电压时，输出电压u o = -U Z ；当输入电压u in 大于某一电压时，u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示，有

21o

1in 22

1o

2

in 1p 111

1R R u R u R R R u R u R u ++=++=

根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压：

th Z 2

1

o 21in U U R R u R R u ==-=

U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图2-2所示。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。

图2-1 滞回电压比较器

图2-2 滞回电压比较器的直流传递特性

如果给图2-1所示电路输入三角波电压，其幅值大于U th ，设t = 0时，u o= -U Z ，其输出波形如图2-3所示。可见，输出为方波。

图2-3 输入为三角波时滞回电压比较器的输出波形

（2）、方波三角波发生器：

给图2-1所示的滞回电压比较器级联一积分器，再将积分器的输出作为比较器的输入，如图2-4所示。

由于积分器可将方波变为三角波，而比较器的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，图2-4电路的输出电压uo1为方波，uo2为三角波，如图2-5所示。

下面分析其振荡周期。

图2-4 方波—三角波发生器

积分器输出电压从-Uth 增加到

+Uth 所需的时间为振荡周期T 的一半，由积分器关系式

⎰+---=2

Z th th 00d )(1T

t t t

U RC U U

214R RCR T =

振荡频率则为

1241RCR R T f =

=

方波-三角波发生器输出的波形则如下图2-5所示.

2.2、方波-三角波产生的方案二

（1）、由集成运放构成的三角波—方波发生器原理图

在图2-7所示的电路中，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

，由图2-7

可得，A

1

同相端的电压为：

由于此电压比较器的u=0，令u

＋

＝0，则可求得电压比较器翻转时的上、下门限电位则门限宽度为：

（2）、由集成运放构成的三角波—方波发生器输出波形