简易信号发生器(3)

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1、运算放大器姓名：杨刚学院：信息科学与工程学院班级：自动化1119摘要设计电路使能产生矩形波,三角波和正弦波。并且要求方波的频率可调和占空比可调，三角波的频率可调，正弦波波的幅度可调。方波可以通过滞回比较器电路发生，通过改变其中两个电阻可以实现频率和占空比的可调性。三角波通过积分电路可以产生，并且也可以通过改变电阻的方式使其能够改变频率。正弦波可以通过RC文氏桥电路发生，其输出幅度可以通过放大器对第一次输出进行放大，使其幅度调节范围较大。各种波可以通过自激震荡的方式产生，而不需要外加信号。自激震荡发生的条件比较严格，需要

2、通过计算和不断的尝试才能达到效果，有时电阻稍微大了一点就会引起波形的失真。9正文第一部分矩形波信号的发生可以通过数字电子技术的方法实现，通过555芯片实现多谐振荡器，单稳态触发器。还可以通过单片机设计程序实现。而我是通过摸弄电子技术，通过滞回比较器电路实现的，利用电路的深度负反馈特性实现。三角波发生器的发生可以通过单片机的控制实现，单片机程序可以控制其在某时刻实现某种功能。我使用模拟电子技术中的积分电路做的，首先通过产生方波电路，再通过方波电路通过积分的效果产生三角波，并通过方法可以使其频率改变。正弦波的实现方法很多，

3、利用模拟电子技术，有三种方法。1：通过LC震荡产生正弦波电路，LC震荡出来的正弦波一般频率比较高。2：通过滤波法实现三角波到正弦波的转换，这种方法是将三角波发生器的输出结果进行傅里叶级数展开的方式，使得三角波可以变成很多正弦信号的叠加。通过反相比列负反馈网络来实现傅里叶级数展开。第三种也即我用的方法。另外可以利用发电机，控制发电机的转速可以控制其正弦周期，改变磁场和发电机线圈的扎数可以实现输出幅度的变化。还可以通过数字电路的方法实现。方法很多。但是就我们现在所学，我所用的是模拟电子技术中的RC文氏桥电路的方法，通过自激

4、震荡产生的正弦信号。然后用运算放大器对其进行幅度可调的功能的实现。第二部分1.方波9图1.方波产生电路图2.方波发生器产生波形（a）图2.方波占空比调节后的波形（b）图2.方波周期调节后（c）原理：9电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R2对电容C1正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un

5、=+Ut,再稍增大，Uo从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R2对电容C1反向充电，如图中虚线箭头所示。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再减小，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。利用RC电路的三要素法可以求出输出电压处于高电平的时间即：T1=（R2+R4a）Cln（1+2R5/R1)输出电压处于低电平的时间即：T2=（R2+R4b）Cln（1+2R5/R1)因而振荡周期为T=T1+T2=（2R2+R4a+R4

6、b）Cln（1+2R5/R1)=（2R2+R4）Cln（1+2R5/R1)矩形波的占空比为Δ=2.三角波图3.三角波发生电路9改变频率前后的波形图原理：将方波电路的输出作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就可以得到三角波。U1为同乡输入的滞回比较器，U2为积分运算电路，同向滞回比较器的输出高低电平分别为UOH=+UZ,UOL=-UZU1同向输入端的电位是up1=R5.uo1/(R1+R5)+R1.uo/(R1+R5)令up1=un1=0,uo1=+-UZ带入，可得到阈值电压为+-UT=+-R5.UZ/R1以滞回

7、比较器的输出电压uo1作为输入，积分电路的输出电压表达式为Uo=-/R6C如在t0-t1,uo1=+UZ,则u0=-UZ(t-t0)/R6C+U(t0)若在t1时刻uo1跃为-UZ，且保持至t2,则u0=-UZ(t-t1)/R6C+U(t1)幅值为UOM=UT=R5.UZ/R1振荡周期UT=UZ.T/2.R6.C-UT带入UT=R1.UZ/R2,得到T=4.R5.R6.C/R12.正弦波9改变幅度原理：电路中的电阻电容参数值为固定值。输入电压U1取自放大电路的输出端，输出信号U2由C4和R9并联的两端提供。其选频可定性

8、如下：当输入电压U1的频率比较低时，有1/w.C3>>R8,1/w.C4>>R9.此时，电阻R8串联的分压作用很小，C2并联的分流作用也小。在两者忽略不计，低频率的情况下，电路可等效为C1和R2串联，它是一个超前网络，即输出电压U2的相位超前输入U1。显然，频率f越低，由R2两端获得的输出电压U2越小，当频率f趋向于0时，U2的数