修改电子技术课程设计_锯齿波信号发生器报告.doc

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1、下载可编辑电子测量课程设计锯齿波信号发生器的设计专业:电子信息科学与技术班级:2013电信对口作者:华刚指导老师:东13电信对口华刚201308354034.专业.整理.下载可编辑锯齿波信号发生器的设计技术指标要求:频率f=500Hz,Vp-p=10V。一、原理结构说明(一)滞回比较器+-AR1R2R3uooDZuIo在单限比较器中,输入电压在阈值电压附近的任何微小变化,R都将引起输出电压的跃变,不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。因此,虽然单限比较器很灵敏,但是抗干扰能力差。滞回比较器具有滞回特性,即具有惯性,因此也就具

2、有一定抗干扰能力。从反相输入端输入的滞回比较器电路如图(a)所示,滞回比较器电路中引入了正反馈。uooUZUZ-UT+UT±UZ(a)电路(b)电压传输特性UZR1+R2uP=R1从集成运放输出端的限幅电路可以看出,uo=±UZ。集成运放反相输入端电位uN=uI,同相输入端电位UZR1+R2±UT=±R1根据“虚短”uN=uP,求出的uI就是阈值电压,因此得出.专业.整理.下载可编辑当uI<-UT,uN+UT,uo=-UZ。当uI>+UT,uN>uP,因而uo=-UZ,所以uP=-U

3、T。uI<-UT,uo=+UZ。可见,uo从+UZ跃变为-UZ和uo从-UZ跃变为+UZ的阈值电压是不同的,电压传输特性如图(b)所示。在我们所设计的锯齿波发生器中,滞回比较器由运放U1和电阻Rb,R1,R4所组成。通过由稳压管D1,D2和限流电阻R3构成的输出限幅电路,从而输出方波波形。其中调节电阻Rb,R1可改变锯齿波的幅值和一定围的频率。调节滞回比较器的稳幅输出D1,D2值,可调整方波输出幅值,可改变积分时间,从而在一定围改变锯齿波的频率。(二)积分电路如图所示的积分运算电路中,由于集成运放的同相输入端通过R’接地,uN=uP

4、=0,为“虚地”。电路中电容C的电流等于流过电阻R的电流输出电压与电容上电压的关系为uo=-uc而电容上电压等于其电流的积分,故在求解t1到t2时间段的积分值时.专业.整理.下载可编辑式中为积分起始时刻的输出电压,即积分运算的起始值,积分的终值是t2时刻的输出电压。当uI为常量时,输出电压当输入为方波时,则输出电压波为三角波。若改变占空比,即能得到我们所要的锯齿波波形。在我们所设计的锯齿波中,积分电路由运放U2和电阻R2,电容C1所构成。调节R2,C1可以改变频率,从而得到我们所要的效果。(三)充放电控制电路充放电控制电路为正反向二

5、极管和电位器的组合,使得充、放电时间不同,即可得到占空比可调的波形发生器。在我们所设计的锯齿波中,通过调节电位器Rw来调整充放电时间常数,从而实现左锯齿波发生器和右锯齿波发生器。滞回比较器锯齿波方波充放电控制电路积分电路二、设计框图.专业.整理.下载可编辑三、电路仿真及问题处理(一)仿真设置整个电路由运放U1和电阻Rb,R1,R4构成正相输入的滞回比较器,稳压管D1,D2和限流电阻R3构成的输出限幅电路,输出信号经充放电控制电路,改变充放电时间常数,调节占空比,后输出占空比不同的方波信号,再经积分电路后形成锯齿波信号。而锯齿波类似三

6、角波又作为输入信号,为滞回比较器提供输入源。锯齿波信号发生器电路图输出电压V(2)矩形波波形.专业.整理.下载可编辑输出电压V(3)矩形波波形输出电压V(4)锯齿波波形.专业.整理.下载可编辑V(4)是V(3)经过积分器后输出的波形,即锯齿波是矩形波积分后的结果。而他们的占空比相同。输出电压V(4)与V(3)波形(二)输出波形中遇到的问题及误差分析.专业.整理.下载可编辑<输出波形V(4)和V(3)>1.电压值过高,调节电位器Rb。(要求峰峰值为10V)Rb的set值为0.5时输出的波形Rb的set值为0.6时输出的波形.专业.整理

7、.下载可编辑Rb的set值为0.9时输出的波形如图,此时电压已达到我们所要求的值为10V,但频率太低。2.频率太低,减小电阻R2或电容C1。(f=1/2ΠRC)此时R2电阻为20Ω,频率还是过低,当减小为10Ω时,可以得出我们所要求的频率为500Hz。.专业.整理.下载可编辑四、数据设置及处理滞回比较器的输出电压Uo1=±Uz,它的输入电压是积分电路的输出电压Uo,根据叠加原理,集成运放U1同相输入端电位UoRb’+R1+R4Up1=R4Uo1Rb’+R1+R4+Rb’+R1UzRb’+R1+R4±Rb’+R1UoRb’+R1+R4

8、=R4令uN=uP1=0则阈值电压(其中Rb=25kΩ,set=0.9;R1=8kΩ;R4=20kΩ)Rb’+R1UzR4=±(1-0.9)×25+8Uz20=±≈±0.5Uz±UT且±UZ=±10V则±UT=±0.5×10V=±5V

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1、下载可编辑电子测量课程设计锯齿波信号发生器的设计专业:电子信息科学与技术班级:2013电信对口作者:华刚指导老师:东13电信对口华刚201308354034.专业.整理.下载可编辑锯齿波信号发生器的设计技术指标要求:频率f=500Hz,Vp-p=10V。一、原理结构说明(一)滞回比较器+-AR1R2R3uooDZuIo在单限比较器中,输入电压在阈值电压附近的任何微小变化,R都将引起输出电压的跃变,不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。因此,虽然单限比较器很灵敏,但是抗干扰能力差。滞回比较器具有滞回特性,即具有惯性,因此也就具

2、有一定抗干扰能力。从反相输入端输入的滞回比较器电路如图(a)所示,滞回比较器电路中引入了正反馈。uooUZUZ-UT+UT±UZ(a)电路(b)电压传输特性UZR1+R2uP=R1从集成运放输出端的限幅电路可以看出,uo=±UZ。集成运放反相输入端电位uN=uI,同相输入端电位UZR1+R2±UT=±R1根据“虚短”uN=uP,求出的uI就是阈值电压,因此得出.专业.整理.下载可编辑当uI<-UT,uN+UT,uo=-UZ。当uI>+UT,uN>uP,因而uo=-UZ,所以uP=-U

3、T。uI<-UT,uo=+UZ。可见,uo从+UZ跃变为-UZ和uo从-UZ跃变为+UZ的阈值电压是不同的,电压传输特性如图(b)所示。在我们所设计的锯齿波发生器中,滞回比较器由运放U1和电阻Rb,R1,R4所组成。通过由稳压管D1,D2和限流电阻R3构成的输出限幅电路,从而输出方波波形。其中调节电阻Rb,R1可改变锯齿波的幅值和一定围的频率。调节滞回比较器的稳幅输出D1,D2值,可调整方波输出幅值,可改变积分时间,从而在一定围改变锯齿波的频率。(二)积分电路如图所示的积分运算电路中,由于集成运放的同相输入端通过R’接地,uN=uP

4、=0,为“虚地”。电路中电容C的电流等于流过电阻R的电流输出电压与电容上电压的关系为uo=-uc而电容上电压等于其电流的积分,故在求解t1到t2时间段的积分值时.专业.整理.下载可编辑式中为积分起始时刻的输出电压,即积分运算的起始值,积分的终值是t2时刻的输出电压。当uI为常量时,输出电压当输入为方波时,则输出电压波为三角波。若改变占空比,即能得到我们所要的锯齿波波形。在我们所设计的锯齿波中,积分电路由运放U2和电阻R2,电容C1所构成。调节R2,C1可以改变频率,从而得到我们所要的效果。(三)充放电控制电路充放电控制电路为正反向二

5、极管和电位器的组合,使得充、放电时间不同,即可得到占空比可调的波形发生器。在我们所设计的锯齿波中,通过调节电位器Rw来调整充放电时间常数,从而实现左锯齿波发生器和右锯齿波发生器。滞回比较器锯齿波方波充放电控制电路积分电路二、设计框图.专业.整理.下载可编辑三、电路仿真及问题处理(一)仿真设置整个电路由运放U1和电阻Rb,R1,R4构成正相输入的滞回比较器,稳压管D1,D2和限流电阻R3构成的输出限幅电路,输出信号经充放电控制电路,改变充放电时间常数,调节占空比,后输出占空比不同的方波信号,再经积分电路后形成锯齿波信号。而锯齿波类似三

6、角波又作为输入信号,为滞回比较器提供输入源。锯齿波信号发生器电路图输出电压V(2)矩形波波形.专业.整理.下载可编辑输出电压V(3)矩形波波形输出电压V(4)锯齿波波形.专业.整理.下载可编辑V(4)是V(3)经过积分器后输出的波形,即锯齿波是矩形波积分后的结果。而他们的占空比相同。输出电压V(4)与V(3)波形(二)输出波形中遇到的问题及误差分析.专业.整理.下载可编辑<输出波形V(4)和V(3)>1.电压值过高,调节电位器Rb。(要求峰峰值为10V)Rb的set值为0.5时输出的波形Rb的set值为0.6时输出的波形.专业.整理

7、.下载可编辑Rb的set值为0.9时输出的波形如图,此时电压已达到我们所要求的值为10V,但频率太低。2.频率太低,减小电阻R2或电容C1。(f=1/2ΠRC)此时R2电阻为20Ω,频率还是过低,当减小为10Ω时,可以得出我们所要求的频率为500Hz。.专业.整理.下载可编辑四、数据设置及处理滞回比较器的输出电压Uo1=±Uz,它的输入电压是积分电路的输出电压Uo,根据叠加原理,集成运放U1同相输入端电位UoRb’+R1+R4Up1=R4Uo1Rb’+R1+R4+Rb’+R1UzRb’+R1+R4±Rb’+R1UoRb’+R1+R4

8、=R4令uN=uP1=0则阈值电压(其中Rb=25kΩ,set=0.9;R1=8kΩ;R4=20kΩ)Rb’+R1UzR4=±(1-0.9)×25+8Uz20=±≈±0.5Uz±UT且±UZ=±10V则±UT=±0.5×10V=±5V

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