课程设计报告方波—三角波—正弦波函数转换器

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1、 课程设计报告 设计题目：方波三角波正弦波函数转换器 系 别：电子电气工程系 专 业：电气工程及其自动化 班 级：2011 级五班 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 课程设计报告 1 目录 1. 设计内容级要求 2 1.1 设计内容： 2 1.2 设计要求： 2 2.系统组成及系统设计思路 . 2 2.1 系统组成： 2 2.2 系统设计思路： 3 3.各单元电路的工作原理 4 3.1 方波产生工作原理： . 4 3.2 方波三角波产生工作原理： 6 3.3 三角波正弦波产生工作原理： 7 4.电路仿真与结果分析 9 4.1 电路仿真： 9 4.2 结果分析： . 11 5.设计心得与

2、体会 11 课程设计报告 2 1. 设计内容级要求设计内容级要求 1.1 设计内容设计内容： 利用模拟电路所学习内容，设计一个函数转换器，使之先产 生方波，再由方波产生三角波，再由三角波产生正弦波。 1.2 设计要求设计要求： 1 产生方波的幅值为 4V； 2 产生三角波的占空比可调，峰-峰值为 4V； 3 产生正弦波的幅值为4V； 4 设计各部分电路参数； 5 用 Protel 软件绘制所设计电路图； 6 用 EDA 软件或 MATLAB 软件对所设计电路进行仿真。 7 按要求撰写课程设计报告。 2.系统组成及系统组成及系统设计思路系统设计思路 2.1 系统组成：系统组成： 本系统包括三个部

3、分组成： 第一部分：比较器电路 课程设计报告 3 第二部分：积分器电路 第三部分：差分放大器电路 2.2 系统设计思路：系统设计思路： 比较器输出的方波经积分器得到三角波， 三角波到正弦波的 变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳 定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大 器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变 换成正弦波。 波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的 非线性。 原理框图： 课程设计报告 4 系统设计总电路图： 3.各单元电路的工作原理各单元电路的工作原理 3.1 方波产生工作原理方波产生工作原理： 如图所示为方波产生电路。

4、此电路由反相输入的滞回比较器 和 RC 电路组成。RC 回路即作为迟滞环节 又作为反馈网络通过 RC 冲、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻 输出电 压 Uo=+UzUp=+Ut,Uo 通过 R3 对电容 C 正 向充电所示。反相输入端电位 n 随时间的增长而 课程设计报告 5 逐渐增高t 趋于无穷时 Un 趋于+UzUn=+Ut 再稍增大 Uo 从+Uz 跃变为-UzUp 从+Ut 跃变为-UT。随后 Uo 又通过 R3 对电容反相充电，如图中虚线箭头所示。Un 随时 间逐渐增长而减低，当 T 趋于无穷大时，Un 趋于-Uz。但是，一 旦 Un=-Uz 再减小UO 就从-Uz 跃变为+U

5、z， UO 从-Ut 跃变为+Ut， 电容又开是正向充电。 上述过程周而复始， 电路产生了自激振荡。 课程设计报告 6 3.2 方波方波三角波产生工作原理三角波产生工作原理： 如图所示为方波三角波产生电路。 在电路的左边为同相滞 回比较器，右边为积分运算电路。同相滞回比较器的输出高低电 平分别为 Uoh=+Uz ， Uol=-Uz 积分运算电路的输出电压 Uo 作为 输入电压，A1 同相输入端的电位 Up1=uo1 R1/(R1+R2+R6)+Uo (R2+R6)/(R1+R2+R6)。 令 Up1=Un1=0 uo1=Uz 带入得Ut=UzR1/(R2+R6)。合闸通电通常 C 上电压为 0

6、。设 Uo1 Up1 Uo1。直至 Uo1 =Uz；积 分电路反向积分 t Uo，一旦 Uo 过-Ut ，Uo1 从+Uz 跃变 为-Uz。积分电路正向积分 t Uo，一旦 Uo 过+Ut ，Uo1 课程设计报告 7 从-Uz 跃变为+Uz，返回第一暂态。 重复上述过程，产生周期性 的变化，即振荡。由于积分电路反向积分和正向积分的电流大小 均为Uo1/(R3+R7)使得U0在一个周期内的下降时间和上升时间相 等，且斜率的绝对值也相等，因而将方波转换为三角波。 3.3 三角波三角波正弦波产生工作原理正弦波产生工作原理： 如图所示为三角波正弦波产生电路。 该电路利用差分放大 电路的非线性传输特性可以实现三角波正弦波的变换对于典 型差分放大电路的差模传输特性，它的输出电流（电压）与差模 输入电压之间的关系符合双曲正切函数的变化规律。 当三角波的 正负峰值正好对应于差分放大管的截止电压时， 晶体管集电极电 课程设计报告 8 流接近于正弦波，从而实现了三角波正弦波的变换。 课程设计报告 9 4.电路仿真与结果分析