波形发生器课程设计

精心整理

《波形发生器》

课程设计报告

专业：电气工程及其自动化

12

1231一定范围内连续可调；

2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调；

3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。

四、仿真需要的主要电子元器件

1、运算放大电路

2、滑线变阻器

3、电阻器、电容器等

五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。

1、对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。

2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。

3、给出完整的电路仿真图。

4、体会与收获。

一、方案论证与比较

.五.，同时Z V V +=0跳变到-VZ 。

当＞Vi 之前图（1方波的波幅由稳压管的参数决定，这里使用１０Ｖ，方波的周期取决于充放电回路RC 的数值。若R 或C 其中一个增大，τ和周期T 均会增大，频率f 也会增大。

计算周期T ：

通过对方波发生电路的分析，可以想象，与改变输出电压的占空比，就必须使电容正向和反向充电的时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，则占空比可调。

则可求出周期T ：

带入值得T=48.4s μ

f=1/T=20KHz

图5.0.2

（２）三角波部分

在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。如图5.2.2的仿真结果所示，当方波发生电路的输出电压u01=-Uz时，积分运算电路的输出电压u0将线性下降；而当u01=Uz 时，将线性上升。

图

跃变为-Uz

u0=+UT

图5.2.2

（3）正弦波部分

在三角波电压为固定频率或频变化很小的情况下，可以考虑用低通滤波（或带通滤波）的方法将三角波变换为正弦波，输入电压的频率等于输出电压的频率。

将三角波按傅里叶级数展开

其中Um是三角波的幅值。

电路如下图5.3.1

图5.3.1

仿真结果：

图5.3.2

方案二：由RC桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出的方波经过积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，然后经过同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的积分器，共同组成锯齿波电压产生器电路。

总设计框图：

1.

1.

2.

2

3..单元电路分析及计算

RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）

基本原理图：

RC桥式可由四部分组成：分别为放大电路，选频网络，正反馈网络，稳幅环节。其中RC串，并联电路构成正反馈支路，同时兼做选频网络，R1，R2，R4及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器R1，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D1，D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1,D2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。

RC并联选频网络的频率特性

整理得：

最终得：

振幅平衡条件

仿真图：

方波，三角波形成电路：

把比较器

U=Uz

锯齿波发生电路：

锯齿波原理图：

它包括同相输入比较器和充放电时间常数不等的积分器两部分。门限电压的估算:

Vp=Vi-[(Vi-Vo)/(R1+R2)]R1

考虑电路翻转：Vn=Vp=0得

Vi=Vt=-(R1/R2)Vo1

得上门限电压为Vt=(R1/R2)Vz

得下门限电压为Vt=-(R1/R2)Vz

门限宽度为上门限与下门限之差。

工作原理：

设t=0时接通电源，有Vo1=-Vz经R4向C充电，使输出电压按线性规律增长。当Vo上升到门限电压Vt，使Vp=Vn=0时，比较器输出Vo1由-Vz上升到+Vz,同时门限电压下跳到Vt-值。以后Vo1=+Vz经R4和D、R6两支路向C反向充电，由于时间常数减小，Vo迅速下降到负值。当Vo下降到门限电压Vt-使Vp1=Vn1=0时，比较器输出Vo1又由+Vz下跳到-Vz Vo1

当R6、D

1

2

锯齿波振荡状态：

1、各项指标测试：

正弦波：

频率：

电压：

方波：

频率：

电压：

三角波：

频率：

电压：

锯齿波：

频率：

电压：

四、数据与调试分析

1.

到7.6V

错误，

在这里我要感谢老师的帮助，因为老师的提醒，让我的电路更加可行，使用。也因为老师，让我更加有信心去研究新的方法。

六、参考文献

1.彭介华．电子技术课程设计指导．北京：高等教育出版社，2005

2.陈大钦主编．电子技术基础实验—电子电路实验·设计·仿真．北京：高等教育出版社，2000

3.高吉祥主编．电子技术基础实验与课程设计．北京：电子工业出版社，2002

4．郑步生.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.2002

1.《模拟电子技术基础》高等教育出版社；

2.《Protel99SE入门与提高》电子工业出版社