波形发生器课程设计

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1、 波形发生器 课程设计报告 专专 业：业： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级：级： 0808 级级 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 20112011 年年 11 11 月月 1313 日日 - 1 - 目目 录录 一、设计题目：波形发生器 二、设计目的 1、 研究正弦波等振荡电路的振荡条件。 2、 学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。 三、设计要求及主要技术指标 设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要技

2、术指标 1、正弦波信号源：信号频率范围 20Hz20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度 可以在一定范围内连续可调； 2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调； 3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输 出电压的范围。 四、仿真需要的主要电子元器件 1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等 五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭） 。 1、 对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总 结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 2、 分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、 给出完整的电

3、路仿真图 。 4、 体会与收获。 一、方案论证与比较一、方案论证与比较 方案一： 先用一块 LM358 运放做出方波经过积分电路获得三角波，再由三角波经过低通 - 2 - 滤波转为正弦波。 .原理图及 PCB 图 电 路 图 - 3 - PCB 原 理 图 封 装 图 - 4 - 五.电路的分析与计算 没有接通时， VV00 ，滞回比较器 V0=+UZ，则集成运放同相输入端 ZiV RR R V 21 2 ， 同时 ZVV0 给 C 充电，使 VR 由 0 上升，在 RV Vi 之前， ZVV0 不变；当 VV iR 时， V0 跳变到-VZ。 当 V0=-VZ 时, )( 21 2 ziV

4、RR R V ,同时 C 经R f 反向输入端等效电阻）使 VR 降低，在 VR Vi 之前 V0=-VZ 不变，当 VRVi 时，Vi 跳变到+VZ 图 5.0.1 （1）方波部分 方波的波幅由稳压管的参数决定，这里使用，方波的周期取决于充放电回路 RC 的 数值。若 R 或 C 其中一个增大，和周期 T 均会增大，频率 f 也会增大。 计算周期 T： 通过对方波发生电路的分析，可以想象，与改变输出电压的占空比，就必须使电容正向 和反向充电的时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，则占 空比可调。 则可求出周期 T： - 5 - )/21ln( )/21ln( )/2

5、1ln( 1221 1222 1211 22 11 RRCRTTT RRT RRT CRw CRw w 带入值得 T=48.4 s f=1/T=20KHz 图 5.0.2 （）三角波部分 在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。 所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。如图 5.2.2 的 仿真结果所示，当方波发生电路的输出电压 u01=-Uz 时，积分运算电路的输出电压 u0 将线性 下降；而当 u01=Uz 时，将线性上升。 - 6 - 图 5.2.1 积分电路的输入电压 u01，而且 u01 不是+Uz，就是-Uz，所以输出

6、电压的表达式为 )( 1 000101 6 0tuttu CR u 式中 u0(t0)为初态时的输出电压。设初态时 u01 正好从-Uz 跃变为+Uz,则式子变为 )( 1 0001 6 0tuttU CR uz 积分电路反向积分，u0 随时间的增长线性下降，一旦 u0=-UT，再稍减小，u01 将从+Uz 跃变为-Uz。式子变为 )( 1 0001 6 0tuttU CR uz U0(t1)为 u01 产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，u0 随时间的增长线性增大， 一旦 u0=+UT，再稍加增大，u01 将从-UZ 跃变为+UZ，回到初态，积分电路又开始反向积分。 电路重复上述过程，因此产生自己震荡。 由以上分析可知，u0 是三角波，幅值为UT；u01 是方波，幅值为 UZ，由于积分电路 引入了深度电压负反馈，所以在