模电课程设计报告--波形发生电路

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1、 课课 程程 设设 计计 课程名称_模拟电子技术课程设计_ 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 2 班_ 2013 年 12 月 16 日 一一.设计题目：波形发生电路设计题目：波形发生电路 摘要及关键词 【摘要】 ：用 RC 桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过电阻 R 及 电容 C 实现 102HZ104HZ 的变换，再通过电压跟随器输出正弦波，电压跟随 器起到保护前级不受后级的影响。正弦波再通过过零比较器 ，整形为方波， 方波经过积分运算电路， 整形为三角波， 同样经过电压跟随器输出三角波， 方波、 三角波的频率与正弦波频率

2、相同。 【关键词】 ：RC 桥式振荡、电压跟随器、过零比较器、积分运算电路 二设计任务及技术指标二设计任务及技术指标 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方波、三角波和正 弦波的波形发生器。 基本指标： 输出频率分别为： 102HZ、 103HZ和 104Hz； 输出电压峰峰值 VPP20V 发挥部分：方波占空比可调。 三三原理电路及程序设计原理电路及程序设计 （1）方案的提出 方案一： 先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） 把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： 由比较器和积分器构成方波三角波

3、产生电路。 （下图） 然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： 由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 （电路图与方案二相同） 用折线法把三角波转换成正弦波。(下图) （2）方案的比较与确定 方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈 RC 网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当 f=f0 时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为 Au 略大于 3。实际操作时，如果要满足振 荡条件，起振很慢。如果 Rf/R1 大于 2 时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC 串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分

4、比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发 生器和方波发生器。比较器输出的方波经积分可得到三角波、三角波又触发比较 器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率固定频率或频率变变 化范围很小的情况下使用。化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为 102HZ、103HZ和 104Hz 。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程 中，与三角波的差别越来越大;即零

5、附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此， 根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，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， 便于集成化折线法不受频率范围的限制， 便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三方案三来完成本次课程设计。 （3）整体电路 1.电路流程框图： 比较器比较器 积分运算电路积分运算电路 一级放大电路一级放大电路 折线法转化电路折线法转化电路 二级放大电路二级放大电路 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 2.实际仿真电路图： 3.元器件清单 标号 型号 封装形式 数量 运算放大器 TL082

6、CD DIP 3 电位器 5k、 10k、 50k、 500k 双联电位器 4 电阻 240、100、 5.1k、7.5k、27k、 10k、51k、100k 直插 16 二极管 1N4148 直插 6 稳压管 1N4742A 2 开关 单刀单掷 3 电容 100nF 1 电解电容 100uF 1 （4）单元电路设计 此单元电路构成方波、三角波发生电路，是由滞回比较器与 RC 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。电路左边为同相输入滞回比较器，右边为积分运算电路。假设滞回比较 器输出电压 Uo1=+Uz 或-Uz，它的输入电压是积分电路的输出电压 Uo,根据叠加 原理。集成运放同向输入端电位 Up1 为(1 式子)，并可求得阈值电压为(2 式子), 因此滞回比较器的电压传输特性图如下。 积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压 Uo1，而且 Uo1 不是+Uz 就是 -Uz，所以输出电压的表达式为（3 式子），设初态时 Uo