模电实验设计正弦波-方波-三角波发生电路.doc

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苏州科技大学电子与信息工程学院

模拟电子技术

课程设计报告

课设名称正弦波-方波-三角波发生电路

学生姓名学号

同组姓名学号

专业班级

指导教师

苏州科技大学电子与信息工程学院

模拟电子技术

课程设计报告

一、设计课题

正弦波-方波-三角波发生电路

二、技术指标和设计要求

（1）正弦波-方波-三角波的频率在100HZ-20KHZ范围内连续可调;

（2）正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0-2V连续可调

（3）正弦波失真度g≦5%。

（4）分设计和仿真实验两部分分步完成.

三、课程设计目的

（1）巩固所学的相关理论知识；

（2）实践所掌握的电子制作技能；

（3）会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计

（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则

（5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象（或数据）独立解决调试中所发生的问题

（6）学会撰写课程设计报告

（7）培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风.

（8）完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力

四、系统知识介绍

（1）正弦波-方波-三角波的频率在100HZ~20KHZ范围内连续可调;

（2）正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0~2V连续可调

（3）正弦波失真度g≦5%。

五、电路方案与系统参数设计

方案一

使用仪器及测量仪表：

选用元器件

（1）集成运放F007（a741）

（2）稳压及开关二极管（3）电阻、电容、电位器若干。

测量仪表

（1）直流稳压电源

（2）示波器（3）万用表（4）频率计（5）交流电压表

·正弦波发生器

其振荡频率为1kHz。

若用同轴双联电位器代替电桥中的l.5kΩ电阻，或用波段开关改变电容的数值，可以调节输出频率。

电路的最高频率由运算放大器的频率特性决定，而低频端要求取较大的电阻值，所以要求运算放大器的输入阻抗尽可能高。

稳压管支路中串接了30kΩ电阻，该支路接在680Ω与3.9kΩ电阻之间，主要是为了使放大器的增益变化不致太快。

若使用击穿特性较软的稳压管。

则可以减小失真。

失真度可达0.5％。

·方波发生器

可调式的滞回比较器

由电路图可知，可以通过调节电位器来调节输入电压的阈值电压

·三角波发生电路

·元器件清单及部分简介

集成运放F007

F007现已发展为国际通用型741型，其外型有两种封装：

圆型和双排直插式是一种高放大倍数、高输入电阻，低输出电阻的直接耦合式放大电路。

输入级一般都是采用差动放大形式的电路以减小温漂；中间级为获得高的放大倍数，一方面采用共射（共源）放大电路，一方面设计成有源负载；输出级采用互补型跟随式电路，以提高带负载能力。

稳压二极管

稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。

此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。

在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。

稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。

开关二极管

有在小电流（10mA程度）使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。

小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管，也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。

开关二极管的特长是开关速度快。

而肖特基型二极管的开关时间特短，因而是理想的开关二极管。

设计所用仪器及器件

Quantity

Description

RefDes

Package

Type

1

POWER_SOURCES,GROUND

0

Generic

6

RESISTOR,10kΩ

R1,R7,R9,R11,R12,R15

3

RESISTOR,15kΩ

R2,R3,R5

1

RESISTOR,2.2kΩ

R4

1

POTENTIOMETER,10kΩ

R6

6

DC_POWER,12V

V1,V2,V3,V4,V5,V6

Generic

2

CAPACITOR,10nF

C1,C2

1

RESISTOR,2kΩ

R8

2

POTENTIOMETER,20kΩ

R10,R16

1

RESISTOR,100kΩ

R13

1

RESISTOR,5kΩ

R14

1

CAPACITOR,30nF

C3

1

POWER_SOURCES,DGND

GND

Generic

1

POWER_SOURCES,VCC

VCC

Generic

1

POWER_SOURCES,VEE

VEE

Generic

Quantity

Description

RefDes

Package

Type

Obsolete

2

DIODE,1N4007GP

D1,D2

IPC-2221A/2222\DO-204AL

Yes

4

OPAMP,741

U1,U2,U3,U4

IPC-2221A/2222\DIP-8

No

1

DIAC,1N5758

D3

Generic\CASE182-02

Yes

·总电路图

方案二

·设计原理

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极型工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的反相输入端的电压为2VCC/3，C2的同相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

它的各个引脚功能如下：

1脚：

外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：

低触发端

3脚：

输出端Vo

4脚：

是直接清零端。

当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：

VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：

TH高触发端。

7脚：

放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：

外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。

一般用5V。

表6—1555定时器的功能表

清零端

高触发端TH

低触发端

Q

放电管T

功能

0

×

×

0

导通

直接清零

1

0

1

x

保持上一状态

保持上一状态

1

1

0

1

截止

置1

1

0

0

1

截止

置1

1

1

1

0

导通

清零

555电路产生方波，通过RC电路得到三角波，也可以通过积分器得到三角波，三角波到正弦波的转化，可以通过RC电路，或者通过低通滤波器，另外频率的调节可以通过可调电容！

·器件清单表

器材名称

器材数量

LM358芯片

1

电阻（R8=R922k）

2

电阻（R1=1kR2=62kR3=100k）

1

电阻（R4=R5=R6=10k）

3

可调电阻（A=20kR10=100k）

2

电容（C3=470nFC4=C5=10nF）

3

可调电容（A=B=20nF）

2

直流电源（Vcc=6v）

1

555电路板

1

·电路图

·仿真结果

低频时，f=704.679Hz

高频时，f=26.048kHz

六、心得体会

方案一

在为时一个星期的模拟电子课程设计中我收获颇多，见证了一份报告的形成产生的整个过程，了解了做这么一份简单的报告也是多的不容易也是需要付出很多汗水的，经历的找资料的艰难的前期准备，在老师的亲切认真的指导下改正了最初方案的诸多缺点。

这是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。

某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。

实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。

团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。

而这次课程设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。

整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

方案二

利用555电路完成相应的三种波形的转换，具有一定频率的方波转换得到相应的正弦和三角！

但对三角波和正弦波的失真率不能有充分的保证！

幅值也不能达到相应的标准.后面接一个负反馈放大电路,使得三角波幅值可调,通过改变滑动变阻器R10.

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。

差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。

特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。

波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

七、参考文献

（1）电子技术基础模拟部分第五版，数字电子技术基础第五版

（2）电子技术基础实验&Multisim10仿真

（3）百度百科