锯齿波发生器课程设计实验报告2.doc

锯齿波发生器课程设计实验报告 一、设计条件 1．可选元件（或自备元件）： 运放： 若干 三极管： 若干 电阻、电容、电位器： 若干 2．可用仪器：万用表，示波器，毫伏表，信号发生器，直流稳压源 二、设计任务及要求 1．设计任务 根据技术要求和已知条件，完成对锯齿波发生器的设计、装配与调试。 2．设计要求 （1）频率范围： 2000Hz 幅值范围： ±6V 上升边占总周期的3/4；下降边占总周期的1/4 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数，选择元件，画出总体电路原理图，阐述基本原理。（用Proteus完成仿真） 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。 三、实验目的 （1）掌握集成运算放大器的使用方法。（2）掌握用运算放大器构成锯齿波发生器的设计方法。 四、设计原理 锯齿波发生器 主要有迟滞比较器和RC充放电电路组成。比较器属于信号处理的一种，他的作用是将输入信号的电平进行比较，然后把比较的结果输出。实验采用的迟滞比较器的特点是：单输入增大及减少时，两种情况下的门限电压不相等，传输特性呈现出“滞回”曲线的形状。 根据交流电变成直流电的原理，该设计问题按先后顺序可分为锯齿波发生器（比较器、积分器）、可调放大电路、直流偏置（同向求和）电路，其流程图如图1所示。 由运放N1组成的电路是滞回特性比较器，输出矩形波，运放N2组成一个积分器，输出锯齿波。工作原理分析：运放N1组成的滞回特性比较器输出u01不是+UZ就是-UZ。比较器是在运算放大器同相输入端的电压0时翻转的，同相输入端的电压比0略大就输出+UZ，否则就输出-UZ。比较器的输入电压就是积分器的输出电压u02，设比较器初始时输出电压为+UZ，积分器在输入正电压作用下，二极管V2导通，积分器通过电阻R4对电容充电，运放N2输出线性下降的负电压，待输出电压u02达到翻转电压U’’时，比较器输出翻转，u01输出负电压-UZ。此时积分器的输出电压u02上升，二极管V2截止，积分器只有通过电阻R5才能使电容放电。由于电阻R5比R4大得多，电路的积分时间常数大大增大，输出电压u02的上升速度就大大减慢。待电压上升到了翻转电压U’时，比较器输出再次翻转，u01输出正电压+UZ，积分器输出电压u02又会以较快的速度下降，达到U’’时又一次翻转，如此震荡产生。 五、锯齿波发生器电阻、电容的计算 锯齿波发生器电路如下： 设二极管导通的等效电阻可忽略不计，电位器的滑动端移到最上端。当U01=+时，D1导通，D2截止，输出电压的表达式为： 随时间线性下降。当时，D2导通，D1截止，输出电压的表达式为： 随时间线性上升。由于远大于R3，和的波形如图（b）所示。 根据三角波发生电路震荡周期的计算方法，可以得出下降时间和上升时间分别为： ； 所以震荡周期为： 将和设为电位器，则调整和、的阻值以及C的容量，可以改震荡周期。调整的值可以改变的输出波形的占空比，以及锯齿波上升和下降斜率。 根据积分器的特点，锯齿波的转换须将时间常数设置的尽量小一点，可以选择C为0.01uf和0.1uf,稳压管稳压值为5V，电位器取20K，取10K，取5K，取100，取100，取100。 控制 旋钮 锯齿波 发生电路 可调 放大 积分器 可调放大电路 偏置电路 输出uo