多功能锯齿波发生器的设计 (2)..

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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多功能锯齿波发生器的设计

一、设计任务与要求

⑴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；

⑵具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能；

⑶输出电压幅度在±10V的范围内可调，线性度优于0．01%；

⑷要求主要选用集成运放实现；

二．总体方案设计提示

锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，要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。电路的总体方案框图如下：

三、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，如果电容的充放电（正反向积分）时间常数不相等，也就是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上升和下降的斜率就不一样，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。

四、单元电路设计与参数计算

1、器件与单元电路的介绍

（一）集成运算放大器

图1是集成运放的符号图，1、2端是信号输入端，3、4是工作电压端，5是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。集成运算放大

器的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出

端。图中标有“+”号的是同相输入端，标有“-”号的是反相输入端，当信号从

同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反相。当集成运放工作在线性

区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是：

od

o n p A U U U =- （1） 式中od A 是运放器的放大倍数，od A 是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。

理想运算放大器的两个重要指标为：

（1）差模输入阻抗为∞；

（2）开环差模电压增益Aod 为∞。

根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为∞，因此在其两个输入端均没有电流，即在图1中021==I I ，如同两点被断开一样，这种现象称为“虚断”。

又因为∞=od A ，根据输入和输出端的关系：od

o n p A U U U =-，所以认为运放的同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。这种现象成为“虚短”。

“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常常作为分析许多运放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时，则“虚短”现象不复存在。

图1 集成运算放大器

（二）滞回比较器

滞回比较器具有电路简单、灵敏度高等优点。在比较电路当中，如果输入电压受到干扰或噪声的影响，在门限电平上下波动，则输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变，如在控制系统中发生这种情况，将对执行机构产生不利的影响。滞回比较器则克服了单限比较器的这种缺陷。滞回比较器又名施密特触发器，其电路如图2所示。