方波-三角波产生电路课程设计

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1、方波■三角波产生电路课程设计武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书方波■三角波产生电路―、技术指标方波■三角波产牛电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz,方波脉冲幅度为6-6.5V,三角波为1.5-2V,振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。二、设计方案及其比较采用电压比较器和积分器同时产生方波和三角波。其屮电压比较器产生方波，对其输出波形进行一次积分产生三角波，该电路的优点是十分明显的：1、线性良好，稳定性好；2、频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便的连续的改变频率，而且频率改变

2、时，幅度恒定不变；3、三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。因此本实验采用同相迟滞电压比较器和积分器同时产生方波和三角波的方案。2丄1方波产生电路：方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。利用施密特触发器，再增加少量电阻、电容原件，由于方波或矩形波的频率成分非常丰富，含有大量的谐波，该方波发生器常称为多谐振荡器，如图1所示，R和C组成的积分负反馈电路。武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书图一：基本方波产生电路图二：双向限幅的方波产生电路方波产生工作波形：1武

3、汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书该发生器具有负反馈和正反馈，其中电路的正反馈系数为：F?R21?R2①有关参数计算：周期：F?2RCLn（l?2RR2）频率：f?幅值：U?R”?R1?R2??UZ2.1.2三角波发生器矩形波经过积分就变成三角波。它是在迟滞比较器的基础上，增加了一个由RC组成的积分电路，把输出电压经过RC反馈到比较器的反相端.在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了双向限幅房波发生电路•由于比较器中的运放处于正反馈状态,因此一般情况下，输出电压V0与输入电压VI

4、不成线性关系，只有在输出电压V0发生跳变瞬间,集成运放两个输入电压才可近似等于零即Vid二0或Vp=Vn=Vl是输出电压V0转换的临界条件。即Vid二0或Vp=Vn=Vl是输出电压V0转换的临界条件。三角波发生器工作波形:武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书2.2方案一图三：三角波发生电路1有关参数计算：周期：F?2RCLn（l?2RlR2）频率：f?3武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书幅值：UO?Vz2.3方案二图四：三角波产生电路2有关参数计算：周期：T?4?R1?R4?C/R2频率

5、：f?幅值：Ut?UZ?R”R22.4方案比较根据原理两个方案的原理图可知，两种方案均能够达到实验要求。具体区别是方案一采用RC振荡和部分正反馈使电路持续不断的产生方波以及三角波，二方案二整个电路采用积分电路而替代了RC使之能够产生方波以及三角波。这种方法在实际屮比较可行。在此基础上在两个运放的输出端加上发光二级管和限流电阻，使得在电路的调试，排查错误的过程更加方便。三、实现方案4武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书图五：实现方案使用的电路3.2元件清单:电阻:R13.3kR210KR3lkR45.1

6、kR53kRV110k集成模块：LM3242个电容：47uf1个稳压管：2个导线：若干面包板：1个关于LM324：LM324器件为带有真差动输入的四运算放大器每一个封装四个放大器，该放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，低输入偏置电流，最大100纳安。具有内部补偿的功能。5武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书图六：LM324引脚图3.2原理及工作工作过程原理：运算放大器可以和两个电阻构成同向输入施密特触发器，由此可产生稳定的方波，运算放大器可以喝RC构成积分电路，二者形成闭合的回路,即可

7、构成方波•三角波发牛器。因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平就是低电平，所以电压比较器是它的重要部分，选择LM324来实现电路，并在反向输出端加上平衡电阻，抑制温度漂移。电路由正相输出的滞冋比较器和RC组成，RC冋路既作为延迟回路，又作为反馈环节，通过RC的充放电实现电路的自动转换。而在实现电路中是将RC充放电路用积分电路替代。滞回比较器的输出以及积分电路的输出互为另一个电路的输入。工作工程：电压比较器在V??V_?0是翻转，从低电平跳到高电平，或者从高电平跳到低电平。高电平是?Uz,低电平是?Uz,由于三角波

8、的输入是比较器的输出，所以，比较器的阈值可得三角波的输出为：Vo?R2Uz①由于Vo上升到幅值需要的时间为曲，所以有积分器的原理可得三角波的幅值为：TAUzUzTdt?V0??②0Rv4RVC可得三角波的周期：4R1RVCT?③R2有关参数计算：6武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书Uol??UzUt?UZ?R"R2T?4?R1?R4?C/R2各元件作用：R4