正弦波、方波、锯齿波转换器的设计

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1、钦州　学　院模拟电子技术课程设计报告正弦波——方波——锯齿波函数转换器院系物理与材料科学学院专业学生班级姓名指导教师单位物理与材料科学学院指导教师姓名指导教师职称副教授2013年4月正弦波——方波——锯齿波函数转换器自动化（过程控制）专业2010级3班某某某指导教师某某某摘要：正弦波和非正弦波发生电路常作为信号源被广泛地应用于无线电通信以及自动测量和自动控制等系统中。通常把既能产生正弦波又能产生三角波、方波、锯齿波等非正弦输出信号的电路叫作函数信号发生器。本设计中依靠自激振荡产生正弦波，再通过过零比较器生成方波，振荡器将方波积分产生三角波

2、，三角波通过改变正反象积分速度可生成锯齿波。完成后该电路能实现正弦波、方波和锯齿波的转换，且它们的幅值、频率可调，且锯齿波的占空比可调。关键词：正弦波，方波，锯齿波，RC振荡，积分电路设计目的:⑴进一步掌握模电电子技术课程所学的理论知识。⑵熟悉几种常用集成放大器LM324N芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。⑶掌握Multisim仿真软件的使用。设计技术指标与要求:（1）基本功能依靠RC振荡电路产生正弦波，再通过过零比较器生成方波，振荡器将方波积分产生三角波，三角波通过改变正反象积分速度可生成锯齿波。进而实现正弦波、方波

3、和锯齿波的转换。（2）基本要求①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调；②正弦波幅值为±2V，；③方波幅值为2V；④锯齿波峰-峰值为2V，占空比可调。目录前言11正弦波——方波——锯齿波函数转换器11.1设计思想11.1.1设计方案11.1.2方案论证与选择21.1.3设计所需原件31.1.4芯片分析32工作原理32.1正弦波发生电路的工作原理32.1.1正弦波振荡电路32.1.2正弦波振荡电路的振荡条件42.1.3起振和稳振52.1.4RC串并联选频网络的选频特性52.2方波发生电路工作原理62.3锯齿波发生电路工作原理7

4、3电路仿真83.1仿真电路图83.2仿真波形图84电路连接测试94.1安装焊接95总结12参考文献13前言在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。　　波形发生

5、器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。1正弦波——方波——锯齿波函数转换器1.1设计思想1.1.1设计方案方案一利用LM324芯片和RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—锯

6、齿波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成锯齿波。电路结构图如图1.1所示，对应波形转换如图1.2所示。11文氏桥振荡电路积分电路过零比较器图1.1电路结构图方波锯齿波正弦波图1.2波形转换图方案二采用直接频率合成器，从信号的幅度相位关系出发进行频率合成。1.1.2方案论证与选择方案一简易多波形函数发生器是LM324在波形发生电路中的应用，分别通过RC震荡产生正弦波行，滞回比较器产生方波波形，然后方波通过一个正反向积分速度不同的积分电路得到锯齿波的输出。优点：“基于LM32

7、4的简易多波形信号发生器”使用很少的元件就能满足题目要求，电路简单，调试和仿真方便，造价低廉。缺点：稳定性相对较差，抗干扰能力相对较弱。方案二能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。相对而言，方案一较为合理有效，且较易于实现，因此选择方案一。111.1.3设计所需原件（1）3个220nF电容；（2）2个2KΩ、2个10KΩ、1个5KΩ、1个23KΩ电阻和3个10KΩ、1个5

8、0K、1个150KΩ电位器；（3）2个滤波二极管（IN4148）和2个稳压二极管（IN46843.3V）；（4）1个集成放大芯片LM324。1.1.4芯片分析本设计使用的唯一芯片是放大器LM4