1、电子测量课程设计报告 2011/11/18 电子测量课程设计 电子测量课程设计报告 2011/11/18 设计题目：设计题目：锯齿波发生器锯齿波发生器 1 1、设计内容、设计内容 设计一个锯齿波发生器，要求输出波形如下所示： 2 2、设计要求、设计要求 周期要求如上图所示。 锯齿波峰值大于 10V。 3 3、元器件、元器件 4011 一片； 电位器 2 个； 9013 3 个； 电阻； 电容； 电子测量课程设计报告 2011/11/18 4 4、考核标准、考核标准 预习方案报告； 独立设计； 独立调试； 验收； 设计报告；（含 PCB 图、原理图） 一、实验准备一、实验准备 1、元件资料 1）
2、9013： 电子测量课程设计报告 2011/11/18 2）4011： 2、自举电路 自举二极管的作用，是利用其单向导电性完成电位叠加自举，二极管导通时， 电容充电到 U1，二极管截止时，电路通过电容放电时 U1 与电路串联叠加自举. 自举电路通常用在高压驱动的场合中，通常用一个电容和一个二极管，电容存 储电压，二极管防止电流倒灌，频率较高的时候，自举电路的电压就是电路输入 的电压加上电容上的电压，起到升压的作用。自举电路只是在实践中定的名称， 在理论上没有这个概念。 自举电路主要是在甲乙类单电源互补对称电路中使用较 为普遍。甲乙类单电源互补对称电路在理论上可以使输出电压 Vo 达到 Vcc
3、的一 半，但在实际的测试中，输出电压远达不到 Vcc 的一半。其中重要的原因就需要 一个高于 Vcc 的电压。所以采用自举电路来升压。 二、二、设计原理设计原理 电路图电路图: : 电子测量课程设计报告 2011/11/18 实验电路图实验电路图 PCBPCB 三、实验原理：三、实验原理： 该实验电路图共分为两部分：前面第一部分为矩形波产生电路。 电子测量课程设计报告 2011/11/18 用三个与非门通过 RC 反馈电路产生稳定的方波，通过调节 R1 可以调节方 波的周期，由公式 T=2.2RC=4.96ms，调节 R，C 的值，如电路图中所示，第三 个与非门输出端通过电阻和电容与第四个与非
4、门的输入端连接， 当与非门 3 输出 端为高电平时，通过电阻并联对电容充电，充电时间取决于与非门 3 高电平的时 间，当与非门 3 输出端跳转为低电平时，电容只通过 R4、R3 电阻形成放电回路， 由于放电回路时间常数（R3+R4）C2 大于充电时间常数（R7（R3+R4）C2， 所以电容放电时间较长，调节 R7 的值就可以调节电容 C2 的充电电压，从而改 变与非门 4 输出端跳转时间。因此通过改变 R7 的电阻值可以改变电容的充放电 时间，从而调节与非门 4 输出的矩形波的占空比。 后面第二部分为锯齿波产生电路，要使电容的充电电压为线性度良好的直 线，由公式 dtti C t)( 1 c)
5、(u得，电容的充电电流为恒值，即可得ktu(t)，得到线 性度非常好的锯齿波。电路图如下所示 第一个三极管基极的输入端为占空比可调的矩形波。 当与非门 4 输出为低电 电子测量课程设计报告 2011/11/18 平时，9013 截止，电源经 R8 对电容 C3 恒流充电，取电容上端电压为输出电压； 当与非门 4 输出跳转为高电平时，9013 导通，由于 9013 饱和时输出阻抗很小， 所以电容放电很快，故形成了很短的扫描回程。同时由于 C4 远大于 C3，所以 C4 放电时间远大于 C3，认为 C4 上的电压保持恒值，第二个三极管构成一个射 级跟随器，所以基极和射极的电压相等，这样 C4 两端
6、的电压就是电位器 R8 两 端的电压，因此电位器 R8 两端的电压保持不变，就保证了电容上的充电电流不 变，由 dtti C tu CC )( 1 )( 知，电压上升过程为斜率不变的直线。 电源通过 R8 对电容充电，此段时间为积分时间，积分时间的长短取决于矩 形波低电平的时间，因此通过调节电位器 R7 的接入的电阻值就可以改变锯齿波 的积分时间。调节电位器 R8 就可以调节输出电压的幅值。 四、实验电路分析及四、实验电路分析及 NI Multisim 10NI Multisim 10 仿真仿真 MultisimMultisim 仿真中示波器的输出波形仿真中示波器的输出波形 与非门与非门 4 4 输出的矩形波输出的矩形波 电子测量课程设计报告 2011/11/18 调整调整 R7R7 减小占空比后的矩形波减小占空比后的矩形波 保持保持 V Vdd dd10v 10v 减小占空比后的锯齿波减小占空比后的锯齿波 调节调节 R7R7 与与 R8R8 增大占空比后的锯齿波增大占空比后的锯齿波 电子测量课
