方波、三角波发生器

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1、方波、三角波发生器一、设计目的1．学习由运算放大器组成的方波——三角波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。2．掌握方波——三角波发生电路的分析、设计和调试方法。3．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力法二、设计要求1.复习教材中波形发生电路的原理。2.根据所给的性能指标，设计一个方波、三角波发生器，计算电路中的元件参数，3.设计一个能产生方波、三角波信号发生器，4.能同时输出一定频率一定幅度的2种波形：方波、和三角波；5.可以用±12V或±15V直流稳压电源供

2、电6.画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。7实现方波和三角波输出电压：方波输出幅值，。能够输出确定频率的三角波三、原理图四、设计说明书1、设计题目方波、三角波发生器2、设计目的1．学习由运算放大器组成的方波——三角波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。2．掌握方波——三角波发生电路的分析、设计和调试方法。3．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力法3、设计要求1.复习教材中波形发生电路的原理。2.根据所给的性能指标，设计一个方波、三角波发生

3、器，计算电路中的元件参数，3.设计一个能产生方波、三角波信号发生器，4.能同时输出一定频率一定幅度的2种波形：方波、和三角波；5.可以用±12V或±15V直流稳压电源供电6.画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。4、设计过程实验器材1)uA7412片2)稳压管（4.3或5.3V）2只3)15k电位器1只4)1k欧姆电阻1只5)10k欧姆电阻2只6)7.5k欧姆电阻1只7)0.15uF电容1只8)±15V直流电源2台9)万用表1台10）示波器实验原理1．滞回电压比较器图1为一种滞回电压比较器

4、电路，双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，R2和R1构成正反馈，运算放大器当up>un时工作在正饱和区，而当un>up时工作在负饱和区。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和区翻转时up=un=0，由此可确定出翻转时的输入电压。up用uin和uo表示，有根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压Uth称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图2所示。设输入电压初始值小于-Uth，此时uo=-UZ

5、；增大uin，当uin=Uth时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小uin，当uin=-Uth时，运放则开始进入负饱和区。图1滞回电压比较器图2滞回电压比较器的直流传递特性如果给图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3所示。可见，输出为方波。图3输入为三角波时滞回电压比较器的输出波形2．方波——三角波发生器给图1所示的滞回电压比较器级联一积分器，再将积分器的输出作为比较器的输入，如图4所示。由于积分器可将方波变为三角波，而比较器

6、的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，图4电路的输出电压uo1为方波，uo2为三角波，如图5所示。下面分析其振荡周期。图4方波——三角波发生器积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半，由积分器关系式或注意到，故振荡频率则为图5方波——三角波发生器的输出波形3．方波——三角波发生器的设计（1）双稳压二极管的稳定电压根据方波幅值选取，电阻R3根据双稳压二极管的最大电流确定。（2）电阻R1和R2根据三角波的幅值确定。（3）电阻R和电容C则根据振荡频率要求确定，电容C的值不宜太大，以减小积

7、分误差。实验步骤1．滞回电压比较器直流传递特性的测定按图6接线（电路图特写），R1=10kΩ、R2=20kΩ、R3=3.3kΩ、UZ≈6V、U+=+15V，U-=-15V，最后在面包板上形成这样的电路(电路连线镜头)。给比较器加一适当频率和幅值的正弦电压，用示波器观察并记录传递特性和输出波形（教杆指向波形,方波），并测定阈值电压。(a)(b)图6(a)滞回电压比较器(b)UA741稳压二极管的封装2．方波——三角波发生器实现按图7接线（电路图特写），用示波器观察uo1和uo2的波形（教杆指向波形），其中uo1

8、为方波，uo2为三角波。最后要求测出其幅值和频率。图7方波——三角波发生器注意事项1．接线前用数字多用表测量电阻、电容参数，并作好记录。2．观察振荡波形时，注意两个输出电压的相位关系。3.运算放大器的电源线、地线切勿接错，否则容易损坏集成片。4．运算放大器uA741的封装图与技术参数请预习有关附录。5、设计总结这次课程设计的题目比较实用，方波三角波都是比较常用的电压信号，使我对抽象的理论有了具体的认