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电子测量课程设计报告
锯齿波发生器
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一、实验目的
1、设计内容：
设计一个锯齿波发生器，要求输出波形如下所示：
2、设计要求：
① 周期要求如上图所示。
② 锯齿波峰值大于10V。
二、设计思路和原理
1、基本设计思路
为了得到上图中所示的锯齿波，首先需要设计一个占空比可调的方波，然后利用电容充放电得到上述所示的锯齿波。
2、方案设计
（1）方波发生电路设计：
要得到周期5ms的方波，可以选择利用两个与非门和RC构成多谐振荡器，它只能产生占空比为50%周期T约为2.2RC（R1=R2=R，C1=C2=C）如下图所示，通过设置RC参数产生满足条件的方波。
（2）占空比可调的方波发生电路
如电路图中所示，第二个与非门输出端通过电阻和电容与第三个与非门的输入端连接，当与非门2输出端为高电平时，通过电阻并联对电容充电，充电时间取决于与非门2高电平的时间，当与非门2输出端跳转为低电平时，电容只通过R1电阻形成放电回路，由于放电回路时间常数R1C1大于充电时间常数（R1∥R5）C1，所以电容放电时间较长，降低到与非门3输入低电平门限电压的时间长，调节R5的值就可以调节电容C1的充电电压，从而改变与非门3输出端跳转时间。因此通过改变R5的电阻值可以改变电容的充放电时间，从而调节与非门3输出的矩形波的占空比，如下图所示
（3）锯齿波发生电路
由公式得，
电容的充电电流为恒值，即可得=Kt，得到线性度非常好的锯齿波, 采用自举电路产生线性度好的锯齿波，在保证线性度非常好的前提下适当调节R8使锯齿波峰值大于10V。
第一个三极管基极的输入端为占空比可调的矩形波。当与非门3输出为低电平时，三极管截止，电源经R6对电容C3充电，取电容上端电压为输出电压；当与非门3输出跳转为高电平时，三极管导通，由于三极管饱和时输出阻抗很小，所以电容放电很快，故形成了很短的扫描回程。同时由于C6远大于C3，所以C6放电时间远大于C3，认为C6上的电压保持恒值，第二个三极管构成一个射级跟随器，所以基极和射极的电压相等，这样C6两端的电压就是电位器R6两端的电压，因此电位器R6两端的电压保持不变，就保证了电容上的充电电流不变，由知，电压上升过程为斜率不变的直线。电源通过R6对电容充电，此段时间为积分时间，积分时间的长短取决于矩形波低电平的时间，因此通过调节R5的接入的电阻值就可以改变锯齿波的积分时间。
三、方案设计原理图
四、仿真的波形：
1、周期5ms占空比50%的方波1：
测得波形：
2、占空比可调的方波
3、最终的波形
此时周期大约为5ms，峰值大于10V，满足设计要求，此时积分时间为4.103ms。
实际测得波形：
此时周期为5.02ms,积分时间为2.70ms，占空比为28.57%。
占空比调节后测得的实际波形：
此时周期为4.96ms，积分时间为2.76ms，占空比为30.62%。
此时对应的方波波形为：
调整占空比后的波形如下：
此时积分时间为3.248ms，对应的方波波形为：
可以看出调节矩形波的占空比可以改变锯齿波的积分时间
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