三角波信号发生器课程设计

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1、 三角波信号发生器三角波信号发生器 电路结构如图所示。由运放 UB，UC，电阻 R1，R2，R3，R4，发光二极管 D1，D2， 电容 C 构成，其中 UB构成比较器，UC，R4，电容 C 构成积分器，R1，R2 构成比较电压 产生电路，发光二极管 D1，D2 构成电压稳定电路。 在最初时刻 t0，设 比较器输出高电平，则 由于 D2 导通（D1 截 止） ，所以 Ub=+UD（发 光二极管导通电压） ， 而最初时刻，电容器上 无电荷，Uc=0，所以 Uo=0， 可见此时 Ud(比 较器+端电压)为一个 正电压 （维持比较器输 出高电平） 。由于 R4 上有从左至右电流， 所 以电容 C 从左

2、至右充 电，电容器电压增大， 输出电压从 0 开始降 低为负电压，Ud 也就随着 Uo 的降低而从正电压开始降低，到 t1 时刻，电容器电压升高到 Um，输出电压降低到-Um 时，Ud 降低到 0，比较器输出状态翻转，输出低电平（注意到比 较器比较电压值为 0V） ，Ub 也就立即从+ UD 降到-UD，Ud 突然从 0 降到一个负电压，R4 上产生一个从右至左的电流，电容器放电，电容电压降低，输出电压升高，Ud 电压也跟着 升高，到 t2 时刻，电容器电荷放完，电容电压降到 0，输出电压升高到 0，注意到此时 Ud 还是负电压（因为一端为 0，一端为负值，因此中间值必为负值） ，所以 R4

3、上从右至左的电 流继续存在，电容器从右至左反向充电，电容器从右至左电压升高，输出电压继续升高， Ud 电压继续升高，到 t3 时刻，电容器从右至左电压升高到 Um，输出电压升高到 Um，Ud 电压上升到 0，比较器状态翻转，输出高电平，Ub 也跳到+ UD，Ud 电压也从 0 跳到一个正 电压，R4 上有从左至右电流，电容器反向放电，输出电压降低，Ud 电压随着降低，到 T4 时刻，电容反向放电放完，输出电压降到 0（注意到 Ud 并没降到 0） ，一个周期结束。 从以上分析可知，当输出电压 Uo=Um 时，输出信号开始转折，即 Um 是最大值，即三 角波信号的幅度。而当 Uo=+Um 时，U

4、d=0，Ub=-Ub，以此计算三角波的幅度。 因 21 )(0 R U R U Dm 注意到运算放大器的虚断路特性，R1 和 R2 电流相等。 所以三角波幅度 Dm U R R U 2 1 电容器电压从 0 增加到 Um，或者从 Um 减小到 0 的过程，就是 1/4 个周期，即电容器 上电压变化 Um 时，完成四分之一个周期，以此计算三角波的频率。 CC CUQ Dm U R R CCU T I 2 1 4 ， 而 4 R U I D ， 三角波周期 2 41 4 R CRR T ， 三角波频率 CRR R f 14 2 4 利用改变 R1 或 R2 的方法调节三角波幅度，利用改变 R4 的

5、方法调节三角波频率。 若发光二极管采用绿色发光管，管压降约为 2.0V，设计幅度为 2.5V，则可取 R1=15K， R2=12K。 设计频率为 1000Hz，取电容为 103，则计算出 R4=20K。 若发光二极管采用红色发光管，管压降约为 1.8V，设计幅度为 4.0V，则可取 R1=22K， R2=10K。 设计频率为 1000Hz，取电容为 103，则计算出 R4=11.36K，取 R4=11K。 电路按此参数安装元件，计算出电路的三角波信号幅度和频率结果如下： )(96.38.1 10 22 2 1 VU R R U Dm )(1033 10101110224 1010 4 833

6、3 14 2 Hz CRR R f 电源电压大小的确定： 为了电路的简单化，电路采用双电源供 电，当然正负电压对称。若三角波的幅度为 4V，则电源正电压高于+6V，电源负电压低于 -6V 就可以，但为了留有充分的余量及方便，电源电压选用正负 12V（为常用电源电压） 。 另外：a 点输出脉冲波，幅度由运放 LM358 的供电电压决定，频率与三角波信号频率 相同。b 点输出脉冲波，幅度由发光二极管的导通电压决定，频率与三角波信号频率相同 运算放大器 UD 和电阻 R5，R6 构成输出三角波信号幅度调节电路，通过调节 R5 或者 R6 的大小可以调节输出信号幅度大小，如固定 R5 不变，调节 R6 的大小，当 R6 调大时， 电路放大倍数增大，输出信号幅度增大，当 R6 调小时，电路放大倍数减小，输出信号幅度 减小，注意到这个反相比例放大电路的放大倍数为 5 6 R R Av R 所以输出信号幅度为 )(4 5 6 V R R U O 附 三角波的有效