模电课程设计(波形发生器)

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1、课程设计课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_学生学院物理与光电工程学院专业班级电子科学与技术（5）班学号学生姓名指导教师2013-12-10一、题目：波形发生电路二、设计任务与技术指标要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三角波的波形发生器。基本指标：1、输出的各种波形基本不失真；2、频率范围为50HZ～20KHZ，连续可调；3、方波和正弦波的电压峰峰值VPP>10V，三角波的VPP>20V。三、电路设计及其原理1）方案的提出方案一①用RC桥式振荡器产生正弦波。②正弦

2、波经过一个过零比较器产生方波。③方波通过积分运算产生三角波。方案二①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（如图1所示）②再由低通滤波把三角波转成正弦波。方案三①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（同方案二）②利用折线法把三角波转换成正弦波。（如图2所示）图1图3           U1图2UzA2A1C1U1R2R1R4U0R3R5R02）方案的比较方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值，一般要在反馈电阻一边串联一对反向的

3、并联二极管，但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时，起振很慢；R1/R2>2时，正弦波会顶部失真。调试困难。还有，RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高，否则，正弦波很容易失真。方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用，而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz，显然不适合。方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波，三角波又触发比较器自动翻转成方波。另外，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干

4、段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。虽然反馈网络中电阻的匹配困难，但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。3）单元电路设计方波---三角波产生电路UzA2A1此电路同相输入滞回比较器和RC积分运算电路组成。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。滞回比较器的输出电压，它的输入电压是积分电路的输出电压，根据叠加原理，运放A1同相输入

5、端电位：，令，则阈值电压：积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压，而且不是+，就是-，所以输出电压表达式为，式中为初态的输出电压。设初态时正好从跃变为+，积分电路反向积分，随时间的增长线性下降，一旦，再稍减小，将从+跃变为。这时，积分电路正向积分，随时间的增长线性增大，一旦，再稍增大，将从跃变为，回到初态，积分电路又开始反向积分。电路周而复始，因此产生自激振荡。正向积分的起始值为，终了值为，积分时间为二分之一周期，所以有：式中，经整理可得出振荡周期振荡频率确定和的阻值，可确定三角波的幅值。调节的阻值，可以改变电路

6、的振荡频率。三角波经折线法产生正弦波折线法是用多段直线逼近正弦波的一种方法。其基本思路是将三角波分成若干段，分别按不同比例衰减，所获得的波形就近似为正弦波。上图画出了波形的1/4周期，用四段折线逼近正弦波的情况。根据上述思路，可以采用增益自动调节的运算电路实现。利用二极管开关和电阻构成反馈通路，随着输入电压的数值不同而改变电路的增益。增益的大小可以通过调试电阻的阻值来确定，这样就可以产生基本不失真的正弦波。折线法是用多段直线逼近正弦波的一种方法。其基本思路是将三角波分成若干段，分别按不同比例衰减，所获得的波形就近似

7、为正弦波。上图画出了波形的1/4周期，用四段折线逼近正弦波的情况。根据上述思路，可以采用增益自动调节的运算电路实现。利用二极管开关和电阻构成反馈通路，随着输入电压的数值不同而改变电路的增益。增益的大小可以通过调试电阻的阻值来确定，这样就可以产生基本不失真的正弦波。4）元件选择：①选择集成运算放大器由于方波前后沿与用作开关的器件的转换速率SR有关，因此当输出方波的重复频率较高时，集成运算放大器应选用高速运算放大器，即转换速率SR高的运算放大器。经过芯片资料的查询，TL084四运算放大转换速率SR=13V/us。符合方

8、波产生电路。②电阻为1/4W的金属薄膜电阻。③电容为普通瓷片电容。④选择稳压二极管稳压二极管Dz的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选稳压管电压Dz。为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的稳压管。四、电路调试过程与结果：方波---三角波发生器中R3的阻值不要取0.5*R2，如果取0.5*R2，三角波很容易严重失真，因为TL084