模电设计实验报告多功能锯齿波发生器的设计

模电设计实验报告多功能锯齿波发生器的设计

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广东石油化工学院

课程设计说明书

课程名称：模拟电子技术课程设计

题目：多功能锯齿波发生器的设计

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日期：年月日

多功能锯齿波发生器的设计

一、设计任务与要求

1．运用集成运算放大器为主要器件，设计—个锯齿波产生电路；

2．在控制开关的作用下，能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描

控制功能；

3．具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能； 4.输出电压幅度在±10V 的范围内可调，线性度优于0．01%；

二、方案设计与论证

本次设计首先采用比较器输出矩形波，通过积分器将波形转换为三角波，调节电位器，当积分电路的正向积分时间常数远大于反向积分常数，或者反向积分时间常数远大于正向积分时间常数时，那么输出电压U0上升和下降的斜率相差很多，就可以获得锯齿波。利用二极管的单向导电性使积分电路两个方向的积分通路相同，就可得到锯齿波发生电路。再将输出接到同向求和运算电路，就能得到直流偏置的效果。

方案一、锯齿波发生器电路可以由集成函数发生器8038构成

方案二、锯齿波发生器电路也可以由555定时芯片构成的自举电路产生 方案三、锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，对电路的工作方式控制可以通过电子开关，也可以用手动控制。由于题目的要求，本设计采用的是集成运放构成的电路。电路的总体方案框图如下：

三、单元电路设计与参数计算

锯齿波发生器 直流稳压电源

迟滞比较器 充放电时间常数不等的积分器 电源变压器 整流电路

3.1锯齿波发生器电路：

设二极管导通的等效电阻可忽略不计，电位器的滑动端移到最上端。当U01=+Uz时，D1导通，D2截止，输出电压的表达式为：

1000

3

1()()

O Z

u U t t u t

R C

=--+

u随时间线性下降。当01Z U

u=-时，D2导通，D1截止，输出电压的表达式为：

02101

3

1()()

()Z

W

U t t u t

R R C

u-+

+

=

u随时间线性上升。由于Rw远大于R3，01

u和0u的波形如图（b）所示。

根据三角波发生电路震荡周期的计算方法，可以得出下降时间和上升时间分别为：

1

1103

2

2R R C

R

T t t?

=-≈

1

2

2213

()

2W

R

R R C

R

T t t?+

=-≈

所以震荡周期为：

132

2(2)W R R R C R T +=

将1R 和2R 设为电位器，则调整1R 和2R 、W R 的阻值以及C 的容量，可以改

震荡周期。调整W R 的值可以改变的输出波形的占空比，以及锯齿波上升和下降斜率。

根据积分器的特点，锯齿波的转换须将时间常数设置的尽量小一点，可以选择C 为0.01uf 和0.1uf, 稳压管稳压值为10V ，

电位器1R 取10K Ω，2R 取20K Ω，W R 取5K Ω，3R 取100Ω，4R 取500Ω，

5R 取5K Ω。

3.2直流偏置电阻的计算

直流偏置调节电路：

同向求和电路中，多个输入信号同时作用于集成运放的同向输入端。根据运算关系，得：

1313121011121011

1111()i i P ui R R u u u R R R R R +++=++

同向输入端电位为：

13

12

1011

()

i i i

p P

u

R

u u

R R

u R+

=+

其中

P

R=10R‖11R‖13R

经计算可得：

09

13

12

1011

()

i i

ui

R

u u

R R

u R+

=+

在此电路中，输入

i

u为上一级的的输出，i1u输入+15V，i2u输入-15V，（1）当9

R、13

R取10K，10

R取5K，11

R取5K时，经计算，可得0u为+10V；（2）当9

R、13

R取5K，10

R取5K，11

R取2.1K时，经计算，可得0

u为-10V。

因此电路中可设13

R=10K，电位器10

R、11

R取10K，9R取10K。

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

电路如图：