锯齿波发生器

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1、目录第1章摘要…………………………………………………………………………………2第2章基于运算放大器的锯齿波发生器设计……………………………………………22.1设计要求及分析…………………………………………………………………22.2电路设计…………………………………………………………………………22.3器件选择及介绍…………………………………………………………………32.4相关参数确定及计算……………………………………………………………7第3章基于运算放大器的锯齿波发生器性能测试………………………………………83.1实测电路和Multisim仿真实验结果…

2、…………………………………………83.2仿真结果分析……………………………………………………………………13第4章心得体会…………………………………………………………………………14参考文献……………………………………………………………………………………15共15页第15页第1章摘要本文介绍了一种基于运算放大器的锯齿波发生器的设计方案，简要的介绍了锯齿波发生器的工作原理与设计方案，并详细地介绍了该发生器的参数设计过程，通过multisim的仿真与测试，记录和分析了该发生器的工作特性与性能，给出了仿真数据。第2章基于运算放大器的锯齿波发生器设计2.1设计要

3、求及分析本设计要求利用运算放大器产生最大幅值为2.5V，频率在100到1000HZ的锯齿波。可知以恒定速率对一个电容器充电，然后利用一个开关让电容器快速放电，就可以产生一个锯齿波。根据设计要求，电容的驱动电流应由放大器提供。最大幅值为2.5V，即电容充电至电压为2.5V时停止充电并快速放电，这个过程可由一个电压比较器的输出控制一个结型场效应管截止和关闭来实现。2.2电路设计设计电路如图1.1。共15页第15页图1.1电压控制锯齿波振荡器原理图由图可知电容的驱动电流由OA提供，而它是一个浮动负载V-I转换器。为使以正斜率直线上升，必须总是要求从求和节点流出

4、，即。电压阈值由和确定。当电源接通，电压比较器的输入是和，这表明输出BJT处于饱和状态，且。当门电压处于这个低电位时，结型场效应管截止，电容C开始充电，线性上升。当达到阈值电压时，比较器输出的BJT截止，被电阻拉到地电位。由于由提供的正反馈作用，所以状态的改变是瞬时发生的，由于此时，结型场效应管开关关闭，快速放电，将降为0V。由于在从-15V到0V的变化过程中在其上累积电荷，比较器不能对在上的这一变化瞬时作出响应，有一短暂的持续时间（与成正比），确保C得以完全放电。经过这样一个短暂的时间后，回到，比较器输出的BJT重新截止，C再次重新充电，此后循环重复产

5、生锯齿波。2.3器件选择及介绍一、运算放大器的选择对于OA的一种上佳选择是采用兼具低输入偏置电流与海的转换速率性能的FET输入级运算放大器。低输入偏置电流对于控制范围的低端十分关键，而优越的转换速率性能则对高端至关重要。通过查阅资料得知高阻型运算放大器符合上述要求。这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般（）共15页第15页，偏置电流为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不紧输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点

6、，但输入失调电压较大，所以调零是必不可少的。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。由于LF356具有价格低廉、产品量大面广、其性能指标适合于一般性能使用等优点，因此本设计采用此运算放大器。其引脚顶视图如图1.2。图1.2LF356引脚顶视图由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿,这就是运算放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外部调零,而对于没有内部调

7、零端子的集成运放,要采用外部调零方法。由于LF356有外接调零端子，可按组件要求接入调零电位器，调零时，将输入端接地，细心调节，用直流电压表测量输出电压，使之为零。二、电压比较器的选择本设计需要的是单输入比较器，应查阅资料选择LM311。LM311是最早也是最常用的单输入比较器之一，它是晶体管结构，输出级是集电极开路结构，它具有失调电压平衡调节端(或用作选通端），并且具有连接负载多样性及输出电流可达50mA的特点。该器件可工作于单电源或共15页第15页双电源，输入失调电压典型值为2mV，输入失调电流典型值为1.7nA，输出偏置电流典型值为45nA,响应时

8、间典型值为200ns，输入电压范围为—14.713.8V。其简化电路框图如图1.