方波发生电路课程设计

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1、 模拟电子技术课程设模拟电子技术课程设 计报告计报告 专专 业：业： 课课 题：题： 姓姓 名：名： 班班 级：级： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 目录目录 1.设计目的 1.1 设计任务 1.2 设计要求 2.设计方案 2.1 概述 2.2 设计方案选择论证 2.3 电路工作原理 2.4 参数数据 2.5 各元器件 3.电路仿真结果 4.设计体会 5.参考文献 1.1.设计目的设计目的 1.1 设计任务 设计一个占空比可调的矩形波函数发生器。 1.2 设计要求 1 输出波频率为 500Hz。 2 输出波形幅值为 2V。 3 输出波形占空比可调（0.20.8)。 4 电路图用 Mult

2、isim 进行仿真。 2.2.设计方案设计方案 2.1 概述 矩形波发生电路在测量、自动控制、通讯、无线电广播和遥控等许多技术领 域中有着广泛的应用，甚至在收音机、电视机和电子表等日常生活用品中也离不 开它。总之矩形波发生电路广泛地用于工业生产、科学实验和日常生活等各个领 域中。 2.2 设计方案选择论证 矩形波发生电路实际上是由一个滞回比较器和一个 RC 充放电回路组成。其 中， 集成运放和电阻 R1 和 R2 组成滞回比较器， 电阻 R 和电容 C 构成充放电回路， 稳压管和电阻 R3 的作用是钳位，将滞回比较器的电压限制在稳压管的稳定电压 UZ。在矩形波发生电路中，如图 1 所示电位器

3、Rw 和二极管 D1、D2 的作用是将 电容充电和放电的回路分开，并调节充电和放电两个时间常数的比。 矩形波发生电路没有稳态，它有两个暂态，一个是低电平，另一个是高电平。 要想达到这种效果可采用滞回比较器，同时利用 RC 充放电回路来改变集成运放 反向输入端的输入电压即 u-=uc。当电容上的电压上升到 u-=u+时，滞回比较器 的输出端将发生跳变， 由高电平跳变成低电平。 当电容上的电压下降到 u-=u+时， 滞回比较器的输出端将再次发生跳变，由低电平跳变成高电平。以后又重复上述 过程。如此电容反复地进行充电和放电，滞回比较器的输出端反复地在高电平和 低电平之间跳变，于是产生了正负交替的矩形

4、波。 因此，在选择矩形波发生电路时，采用滞回比较器和 RC 充放电回路来构成矩 形波发生电路。 图 1 矩形波发生电路框图 2.3 电路工作原理 如图所示电路中，通过 R5和稳压管 D4、D3对输出限幅，如果它们的稳压值相 等，即 UZ1=UZ2=UZ，那么电路输出电压正、负幅度对称：UOH=+UZ,UOL=-UZ，同相端电 位 U+由 uo通过 R3、R4分压后得到，这是引入的正反馈；反相端电压 U受积分器 电容两端的电压 UC控制。 当电路接通电源时，U+与 U必存在差别。U+U或 U+U，uo=UOL=+UZ。反之，当出现 U+U，uo=UOL=- -U。 Uo 不可能居于其中间值。设

5、t=0，电容两端电压 uo=0，滞回比较器的输出电压 uo=+UZ，则集成运放同相输入端的电位为 U+=+ 32 2 RR R UZ 此时，输出电压 uo=+UZ对电容充电，使 U=uc由零逐渐上升。在 U等于 U+以前， uo=+UZ不变。当 U大于等于 U+时，输出电压 uo高电平+UZ跳变为低电平-UZ。 当 uo=-UZ时，集成运放同相输入端的电位也随之发生跳变，其值为 U+=- 32 2 RR R UZ 同时电容器经 R 放大，使 U=uc 逐渐下降。在 U等于 U+以前，uo=-UZ不变， 当 U小于等于 U+时，uo从-UZ跳变为+UZ，U+也随之跳变为 32 2 RR R UZ

6、，电容器 C 再 次充电。如此周而复始，产生振荡，从 uo输出矩形波。在矩形波发生电路中， 如图 1 所示电位器 Rw 和二极管 D1、D2 的作用是将电容充电和放电的回路分开， 并调节充电和放电两个时间常数的比例。若将电位器的滑动端向下滑动，则充电 时间常数减少，放电时间常数增大。因此输出端端为高电平的时间缩短，输出端 为低电平的时间变长，Uc 和 Uo 的波形如图 2 所示，图中 T1T2。相反，如果将电位器滑动端向上移动，则充电时间常数增大，放电 时间常数减小，可得 T1T2，如图所示。 图 2 2.4 参数数据 由图 2 可以看出，振荡周期为 T = T1+T2 T1、T2可通过充放电三要素转换值求得 T1 = 放 ln 1 )0()( Tuu uu cc cc 其中 放 = RC， c u = -UZ， Zc U RR R u 32 2 )0( Zc U RR R Tu 32 2 1) ( 联立方程解