三角波正弦波转换电路..doc

目录 1.设计要求 2 2.设计方案与论证 2 3.设计原理 4 3.1硬件分析 4 3.1.1总体电路图 4 3.1.2三角波产生电路 4 3.1.3 门限电压的估算 5 3.1.4矩形波产生电路 6 3.1.5工作原理 6 3.1.6三角波整流电路 7 3.1.7调幅电路 8 3.1.8偏置电路 10 3.2 multisim软件简介 11 4.元器件清单 12 5.元器件识别与检测 13 6.硬件制作与调试 13 7.设计心得 14 8.参考文献 14 1.设计要求 在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析和确定它们的性能参数。 而波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。本次课程设计构成波形，并。 使用模拟或者数字的方法设计一个频率可调的三角波发生器，并利用二极管网络将三角波整成正弦波。对正弦波作进一步处理：1) 使正弦波峰峰值可变2) 使正弦波可叠加直流偏置3) 频率调节范围50Hz～100KHz分析原理，设计电路，正确选择参数，在实现电路仿真的基础上搭建和调试硬件电路。 图1总体方案流程图 3.设计原理 3.1硬件分析 3.1.1总体电路图 图2完整电路图 3.1.2三角波产生电路 利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，可以实现集成运放的周期性翻转，进而在输出端产生一个方波。给电容的充电是恒压充电，随着电容电压的升高，其充电电流越来越小，电容电压上升也越来越缓慢。理论分析可知，电容上电压的变化，是一个负指数曲线。因此，这个电路只能实现方波发生。但是，我们注意到，这个负指数曲线在工作过程中是不停地正向充电、反向放电，已经和三角波有些类似。如果能够使得电容上充电电流固定，则其电压的上升或者下降将是线性的，就可以在电容端获得一个三角波。 图3三角波产生电路 3.1.3 门限电压的估算 由图3有 （2.1.1） 考虑到电路翻转时，有即得 (2.1.2) 由于，由式(2.1.2)，可分别求出上、下门限电压和门限宽度为 （2.1.3） （2.1.4） 和 （2.1.5） 3.1.4矩形波产生电路 图4矩形波电路 3.1.5工作原理 设t=0时接通电源，有，则经向C充电，使输出电压按线 性规律增长。当上升到门限电压使时，比较器输出由上跳到，同时门限电压下跳到值。当下降到门限电压使时，比较器输出又由下跳到。如此周而复始，产生振荡。由于电容C的正向与向充电时间常数相等，输出波形为三角波。其振荡周期为： （2.1.6） 产生三角波如图5： 图5 产生三角波图 3.1.6三角波整流电路 三角波转换成正弦波的原理图如图4所示。正弦波可看成是是由许多斜率不同的直线段组成的，只要直线段足够多，由折线构成的波形就可以相当好的近似正弦波形，斜率不同的直线段可由三角波经电阻分压得到（各段相应的分压系数不同）。因此只要将三角波Ui通过一个分压网络，根据Ui的大小改变分压网络的分压系数，便可得到近似的正弦波输出，二极管整形网络可实现着这种功能。通过正负电源E对主干电阻的电位进行分配。只要电路参数选择合理、对称，就可得到非线性不失真的正弦波。（其中主干电路的 电阻都为100Ω，分支电阻阻值为1.0kΩ。主干电路电阻远小于支路电阻） 二极管整流网络图6： 图6二极管整流网络电路 整流后波形图7： 图7 3.1.7调幅电路 调幅电路由电压跟随器和反相放大器两部分组成。其中电压跟随器作为阻抗变换器，反相放大器含有T形网络，以用低电阻网络得到高增益的放大电路。 利用虚地Vn=0和虚断in =ip=0的概念，列出节点n和M的电流方程为： ，即 （2.3.1） 及 ，即（2.3.2） 解上述方程组得: （2.3.3） （2.3.4） 因此闭环增益为： （2.3.5） 由上述分析设计出如下放大器（图8）： 图8调幅电路 此放大器的增益变化范围： =15.83~20.62 调幅后的波形图9： 图9不同增益下的波形 3.1.8偏置电路 对放大后的正弦波进行直流偏置，实质是在其与一直流信号进行叠加，故可用反相加法器实现。用电阻对直流源进行分压，通过对变阻器的调节可