电子CAD课程设计报告--基于集成运放的方波、三角波产生电路

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1、 电气 CAD 课程设计 课题名称 CAD 课程设计 专业班级 自动化 1101 姓 名 学 号 指导教师 2013 年 1 月 6 日 共 22 页第 1 目录目录 一设计任务 . 2 二电路设计 . 2 注意到 Z 2 1 th U R R U，故振荡频率则为 . 3 方波三角波发生器的输出波形 3 三总结 6 四 设计成果 . 7 原理图规则检查： . 9 五 材料清单如下： . 14 六 导入 PCB 版图： 17 PCB 板图： . 19 PCB 板立体图： . 20 七 参考文献： . 22 八 设计总结： . 22 共 22 页第 2 基于集成运放的方波、三角波产生电路基于集成运

2、放的方波、三角波产生电路 一设计任务一设计任务 使用集成运放实现三角波方波发生电路，输出两档频率分别为 110Hz 和 10100Hz 的方波和三角波。 二电路设计二电路设计 1原理图设计（包括原理图及电路原理分析） 如图所示的滞回电压比较器级联一积分器， 再将积分器的输出作为比较器的输入， 如图所示。 由于积分器可将方波变为三角波，而比较器的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，图中电 路的输出电压 uo1为方波，uo2为三角波，如图 10-5 所示。下面分析其振荡周期。 + - + - + R 1 R 2 R 3 R C U Z uo1 uo2 积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的

3、时间为振荡周期T 的一半，由积分器关系式 2 Zthth 0 0 d)( 1 T t t tU RC UU 或 2 1 2 Zth T U RC U 共 22 页第 3 注意到 Z 2 1 th U R R U，故 2 1 4 R RCR T 振荡频率则为 1 2 4 1 RCR R T f U Z -U Z U th -U th t uo1 uo2 0 方波三角波发生器的输出波形 共 22 页第 4 共 22 页第 5 而对于上图所示三角波发生电路中，左边为同向输入滞回比较器，右边为积分运 算电路。左边输出为方波，经过右边积分变为三角波。电路采用集成运放的放大 特性实现滞回电压比较器输出方波

4、，再使用积分电压比较器实现三角波的生成。 经过计算得出振荡周期：T=4*R1*R3*C/R2 所以频率为：f=R2/(4*R1*R3*C) 稳压管的大小决定了方波输出的幅值大小，调节电路中 R1，R2，R3 的阻值和 C 的容量，可以改变震荡频率;而调节 R1 和 R2 的阻值，可以改变三角波的幅值。 通过单刀双掷开关的作用可以使积分器电容的大小有两个不同值，从而可以输出 两档分别为 110 和 10100hz 频率的对应波形。 2.元件选取及参数计算 集成运放采用 LM324 实现电路放大功能； 电阻采用相应阻值即可实现输出频率相应的 发生电路。稳压管实现滞回比较器输出稳定的电压，形成方波电

5、路，电容和集成运放形成 积分电路，将方波积分变成三角波。 元件名称 Lib Ref Footprint Part R1 RES2 AXIAL0.4 1K R2 RES2 AXIAL0.4 40K R3 RES2 AXIAL0.4 1K R4 RES2 AXIAL0.4 10K R5 RES2 AXIAL0.4 10K RP1 RES4 VR2 0360K C1 CAP RAD0.1 1uF C2 CAP RAD0.1 10uF D1 ZENER1 DIODE0.4 6V D2 ZENER1 DIODE0.4 6V A1 OPAMP DIP14 LM324 A2 OPAMP DIP14 LM32

6、4 单刀双掷开关 P SW SPDT SIP3 将原理图按照电路图画好后，将上述数值输入到每个元件的参数中，进行电气规则检 查，显示没有错误。然后回到文件夹建立一个 PCB 图，给 PCB 添加合适的规则库，再在 规则中将线宽改为 40mil。 再返回到原理图中， 点击 Update PCB 显示没有错误， 再生成PCB， 则 PCB 中的元件就好了。选择自动布局，到达自己理想的布局结果就停止自动布局。之后 共 22 页第 6 再手动调整个别原件达到比较好的布局就可以了。用焊接线将原件布局圈在里面，然后再 选择自动布线，再焊上焊盘，一个完好的 PCB 图就好了。 三总结三总结（电子线路（电子线路 CAD 过程、原理图编辑流程及要点、过程、原理图编辑流程及要点、PCB 设计流程及要点）设计流程及要点） 刚开始， 了解了实验任务后， 通过上网查资料和阅读模拟电子技术基础和电子线路 CAD 等相关书籍，所要求的电路原理图也慢慢确定下来。结合书上的原理分析，计算出所需电 阻值