方波 三角波波形发生器的设计Word格式.docx
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三角波峰－峰值20Ｖ;
各种输出波形幅值均连续可调;
4、设计电路所需得直流电源。
要求:
1.根据设计任务与指标,初选电路;
2.通过调查研究、设计计算,确定电路方案。
开始日期2013。
12.１3 完成日期 2013.1２.2７
2013年1２ 月２７ 日
设计目得…………………………………………… ４
设计任务与要求…………………………………… ４
总体设计方案……………………………………… ５
功能模块设计与分析………………………………１0
电路得安装与调试………………………………… 14
实验仪器及元器件清单…………………………… 1４
心得体会…………………………………………… 16
一、设计目得
1.掌握方波—三角波产生电路得设计方法及工作原理;
2.掌握电子系统得一般设计方法;
3.掌握常用原件得识别与测试;
4.掌握模拟电路得安装测量与调试得基本技能;
5.培养实事求就是,严谨得工作态度与严肃得工作作风、
二、设计任务与要求
设计能产生方波、三角波波形信号输出得波形发生器。
1.方波幅值10V;
2.输出得各种波形工作频率范围0、0２Ｈz～１0ｋＨz连续可调;
3.三角波峰—峰值20;
4.设计电路所需得直流电源。
2.通过调查研究、设计计算,确定电路方案、
三。
总体设计方案
方案一,框图如下图１所示:
图1 多种波形发生器原理框图（方案一）
文氏桥振荡器（RC串—并联正弦振荡器）产生正弦波输出,其主要特点就是采用ＲＣ串—并联网络作为选频与反馈网络,其振荡频率为f0=１/（２RC）,改变ＲC得值,可得到不同频率得正弦信号输出。
为了使输出电压稳定,需采用稳幅措施。
用集成运放构成电压比较器,将正弦波信号变换成方波信号输出。
用运放构成积分电路,将方波信号变换成三角波
方案二,框图如下图2所示:
三角波信号
方波信号
图中利用滞回比较器得开关作用与具有延时作用得RC反馈网络构成多谐振器,用积分电路将方波变换成三角波信号输出。
方案三,由５G80３8组成得多量程、多功能信号发生器。
其电路得输出信号频率可以在1Hz以下至几百KＨｚ范围内调节,压控信号可内部选择,也可外接。
输出信号可直接从2、3、９角高阻输出,也可以通过5G353低阻输出。
图中利用滞回比较器得开关作用与具有延时作用得RC反馈网络构成多谐振器,用积分电路将方波变换成三角波信号、
论证:
经分析方案一结构复杂,不易于调试,不能很快得得到电路波形。
方案三可同时产生方波、三角波,该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便、555定时器接成多谐振荡器工作形式,C2为定时电容,Ｃ2得充电回路就是R2→Ｒ3→RP→Ｃ2;
C2得放电回路就是C２→ＲP→R３→IC得7脚（放电管）。
由于R３+RＰ》Ｒ2,所以充电时间常数与放电时间常数近似相等,由ＩＣ得3脚输出得就是近似对称方波。
按图所示元件参数,其频率为１KHZ左右,调节电位器RP可改变振荡器得频率。
方波信号经R４、C5积分网络后,输出三角波、三角波再经Ｒ5、C6积分网络,输出近似得正弦波。
C１就是电源滤波电容。
发光二极管VD用作电源、方案二操作简便,方案一同方案二比较,对于三角波得产生有一定得麻烦,因为题目需要频率为连续可调,但幅度稳定性难以达到要求;
方案二由于采用运算放大器组成积分电路,因此可实现恒流充电,使三角波线性大为改善、由此,本设计采用方案二。
能在简易环境下得到很清晰得波形。
综上,选择方案二。
四、功能模块设计与分析
1.总电路图设计
２。
单元电路图得设计
⑴。
滞回电压比较器
图10—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,Ｒ３起限流作用,R２与R１构成正反馈,运算放大器当up>
un时工作在正饱与区,而当ｕn〉up时工作在负饱与区。
从电路结构可知,当输入电压uiｎ小于某一负值电压时,输出电压uo= —UZ;
当输入电压uin大于某一电压时,uo=＋UZ。
运算放大器在两个饱与区翻转时uｐ=ｕn=0,由此可确定出翻转时得输入电压。
up用uin与uｏ表示,有
根据翻转条件,令上式右方为零,得此时得输入电压
Uｔh称为阈值电压。
滞回电压比较器得直流传递特性如图10-2所示、设输入电压初始值小于-Ｕth,此时ｕo=－UZ;
增大uｉｎ,当uiｎ=Ｕtｈ时,运放输出状态翻转,进入正饱与区。
如果初始时刻运放工作在正饱与区,减小uｉn ,当uｉn=－Uth时,运放则开始进入负饱与区。
图1０—1滞回电压比较器图１0-2 滞回电压比较器得直流传递特性
如果给图1０－１所示电路输入三角波电压,其幅值大于Uth,设t=0时,uo=-UＺ
其输出波形如图10-3所示。
可见,输出为方波、
图10-3输入为三角波时滞回电压比较器得输出波形.
⑵、方波——三角波发生器
给图10—１所示得滞回电压比较器级联一积分器,再将积分器得输出作为比较器得输入,如图10—４所示。
由于积分器可将方波变为三角波,而比较器得输入又正好为三角波,因此可定性判断出,图1０-4电路得输出电压ｕo1为方波,uo2为三角波,如图1０—5所示。
下面分析其振荡周期。
图10—4 方波——三角波发生器
积分器输出电压从-Uｔh增加到+Ｕth所需得时间为振荡周期T得一半,由积分器关系式
或
注意到,故
振荡频率则为
图10—５方波——三角波发生器得输出波形
3..方波——三角波发生器得设计
1）双稳压二极管得稳定电压根据方波幅值选取,电阻R３根据双稳压二极管得最大电流确定。
2）电阻R１与R2根据三角波得幅值确定。
3）电阻R与电容Ｃ则根据振荡频率要求确定,电容Ｃ得值不宜太大,以减小积分误差、
⑷.电源得设计
1）设计思路
直流稳压电压电路设计
要得到正负１2伏得电源,首先使用变压器将220伏得交流电变成合适得值。
在通过整流电路,将正弦波变成较为稳定得直流电压、在通过滤波与稳压电路,最终得到满足要求得直流电路。
通过接上负载电阻,满足输出电流得要求。
电路图如下:
图１0—6直流电源
2）其相关参数得确定
a）设稳压器输出电压为Uo,变压器副边得输出电压有效值为Ｕi,因为要保证三端稳压器得功耗不太大,所以3VUｉ—Ｕo５Ｖ
即当取Ui—Uo=3。
4V时,满足上述要求,即Ui=１5.4V﹤3５V
此时,变压器得变化K=220／15。
４=1/0、07
b）当电压器副边电压得有效值为１5、4V时,其最大值为Umaｘ＝15。
4=21。
8V、
c）题目要求在满载得情况下,取５倍工频得半周期,即时间常数=RC=１/５02。
5=0、0５s、经过测试R18。
所以Ｃ=０、05/18=2。
8MF.为了增强滤波得效果,选取了2、８MF得电解电容、
d）为了防止自激振荡,在稳压器得输入端并联了一个大小为0、3３uｆ得电容、
e）为了消除高频噪声与改善输出得瞬态特性,输出端接了一个１uf得电容。
f）在稳压器两端输出１2V电压得情况下,要输出1A得电流,根据欧姆定律,应该串联得电阻大小为R=12/１=1２、
五、电路得安装与调试
1、电源得安装与调试
I、仿真图式
①变压器副边电压波形
图１0-7 变压器副边电压波形
通过变压器得变压作用,变压器副边得到得有效值为1５.4伏得正弦交流电压。
②整流后得波形
图10－8 整流后得波形
③滤波之后得波形
图10－9 滤波之后得波形
④稳压后得波形（正）
图10-10稳压后得波形（正）
⑤稳压后得波形（负）
图10－11稳压后得波形（负）
输出为正负12伏得直流电源。
图1０－12 输出为正负12伏得直流电源。
II、安装与调试
①按图所示查找元件在面包板上安装。
②注意布局及元件得正负极。
2.方波——三角波电路得安装与调试
仿真结果
图10-１3方波—-三角波仿真结果
Ｉ。
安装方波--三角波电路
1.将两块LM3２4N集成块插入面包板,注意布局。
2.分别把各电阻放入适当得位置,尤其注意电位器得接法、
3.按图接线,注意直流源得正负极及接地端。
IＩ、调试方波——三角波电路
1.接入电源后,用示波器进行双踪观察。
2.调节R2与R3使峰峰值满足要求。
3.调节滑动变阻器Ｒ５使周期满足要求。
4.观察示波器,各项指标达标后进行下一步安装。
六、实验仪器及元器件清单
1.方波——三角波电路部分
ＬM３24N 两个
1N40４7A 两个
电阻（3。
3Ｋ5K 5.1K15Ｋ20Ｋ ）各一个
滑动变阻器（5０0K） 一个
电容（２00nf） 一个
示波器 一个
2.电源部分
变压器（1:
０.07） 两个
1Ｂ4B4２ 两个
LM７８12KＣ ＵPC７9１2 各一个
电容（2。
７mｆ330ｎf1uf）各两个
电阻（12k） 一个
万用表 一个
七、心得体会
通过此次课程设计,使我更加扎实得掌握了有关模拟电子线路方面得知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次得思考,一遍又一遍得检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面得知识欠缺与经验不足。
过而能改,善莫大焉。
在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获龋最终得检测调试环节,本身就就是在践行“过而能改,善莫大焉”得知行观。
在今后社会得发展与学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦得发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功得做成想做得事,才能在今后得道路上劈荆斩棘,而不就是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及她人对您得认可！
课程设计诚然就是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上得提升,同时又就是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大得空间。
同时,设计让我感触很深。
使我对抽象得理论有了具体得认识、
通过这次课程设计,我了解了电路得连线方法;
以及如何提高电路得性能等等,通过查询资料,也了解了波形发生器得构造及原理。
回顾起此课程设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说得就是苦多于甜,但就是可以学到很多很多得东西,同时不仅可以巩固了以前所学过得知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过得知识。
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白得地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂得知识,收获颇丰。
自动化专业电子课程设计评分表
学生姓名:
班 级:
学 号:
题 目:
方波、三角波波形发生器得设计
序号
项目内容
满分
得分
１
工作量适中,难易度合理
５
2
态度端正,能积极、主动参与课程设计;
能很好地与组内成员协同合作完成设计;
课程设计期间不缺勤
20
3
具有一定查阅文献及运用文献资料能力与计算机应用能力
1０
4
总体电路运行正常,系统电路仿真正确,各项技术指标符合任务书中得要求
３５
5
设计报告理论依据充分,数据准确,电路分析正确
6
设计报告内容齐全、合理,综述简练、完整,概念清楚,立论正确,技术用语准确,结论严谨合理;
分析处理科学,条理分明,语言流畅,结构严谨
7
设计报告符号统一、编号齐全;
格式、表格、插图等规范准确
8
设计报告有一定篇幅,字符数不少于25０0
总分
1０0
指导教师评语:
指导教师签名:
年月 日
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