方波三角波发生电路的设计及仿真解读.doc

长春理工大学 国家级电工电子实验教学示范中心 学生实验报告 2016 —— 2017 学年 第 1学期 实验课程方波三角波发生电路的设计及仿真 实验地点 学 院 专 业 学 号 姓 名  实验项目 方波三角波发生电路的设计及仿真 实验时间 12.07 实验台号 预习成绩 报告成绩 实验目的 1、学习用集成运算放大器构成的方波和三角波发生电路的设计方法。 2、学习方波和三角波发生电路主要性能指标的测试方法。 二、实验原理 1．方波和三角波发生电路型式的选择 由集成运放构成的方波和三角波发生器的电路型式较多，但通常它们均由滞回比较器和积分电路组成。按积分电路的不同，又可分为两种类型：一类是由普通RC积分电路和滞回比较器所组成，另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器所组成。 简单的方波和三角波发生电路如图3-1所示。其特点是线路简单，但性能较差，尤其是三角波的线性度很差，负载能力不强。该电路主要用作方波发生器，当对三角波要求不高时，也可选用这种电路。 图3-1 简单的方波和三角波发生电路 更常用的三角波和方波发生电路是由集成运放组成的积分器与滞回比较器组成，如图3-2所示。由于采用了由集成运放组成的积分器，电容C始终处在恒流充、放电状态，使三角波和方波的性能大为改善，不仅能得到线性度较理想的三角波，而且也便于调节振荡频率和幅度。 图3-2 方波和三角波发生电路 分析图3-2电路可知，方波和三角波的振荡频率相同，其值为：。方波的输出幅度由稳压管 Dz决定，方波经积分器积分后得到三角波，因此三角波输出的幅值（峰值）为：。 三、实验内容 1、仿真分析观察方波输出端和三角波输出端的电压波形； 2、．测量方波的幅值Vom、频率fo及频率调节范围。 3．测量三角波的幅值Vom及其调节范围。注意观察在调节过程中波形的变化，并分析其原因。 4．仿真分析运放组成的滞回比较器的电压传输特性，并测出门限值。 四、实验步骤 电路中元件的选择及参数的确定 （1）集成运算放大器的选择 由于方波的前后沿时间与滞回比较器的转换速率有关，当方波频率较高（几十千赫以上）或对方波前、后沿要求较高时，应选择高速集成运算放大器来组成滞回比较器。 （2）稳压管的选择 稳压管的作用是限制和确定方波的幅值，此外方波振幅和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到稳定而且对称的方波输出，通常都选用高精度双向稳压二极管，如2DW7。R3是稳压管的限流电阻，其值根据所用稳压管的稳压电流来确定。 （3）分压电阻R1和R2阻值的确定 R1和R2的作用是提供一个随输出方波电压而变化的基准电压，并由此决定三角波的输出幅度。所以R1和R2的阻值应根据三角波输出幅度的要求来确定。已知VZ=6V，若要求三角波的峰值为Vom1=3V，若取 R1=10kΩ，则R2=20kΩ。当要求三角波的幅值可以调节时，R1和R2则可以用电位器来代替。 （4）积分元件R和C参数的确定 R和C的值应根据方波和三角波发生器的振荡频率fo来确定。当分压电阻R1和R2的阻值确定后，先选择电容C的值，然后确定R的阻值。 对于图3.3所示电路，为了减小积分漂移，应尽量将电容C取大些。但是电容量大的电容，漏电也大，因此通常积分电容应不超过lμF。 3．方波和三角波发生电路的调试方法 方波和三角波发生电路的调试，应使其输出电压幅值和振荡频率均能满足设计要求。为此可用示波器测量方波和三角波的频率和幅值。调整电阻R的阻值，可以改变振荡频率fo；调整电阻R1和R2的阻值，可以改变三角波的输出幅度。 参考的输入网单文件如下： A drvie R4 1 2 500 R1 4 8 10K R2 8 1 20K R3 9 1 100 DZ1 1 10 DMOD DZ2 0 10 DMOD VCC 5 0 DC 12 VEE 6 0 DC -12 X1 0 2 5 6 4 UA741 X2 8 0 5 6 9 UA741 C1 2 4 1U .MODEL DMOD D IS=2E-14 RS=3 BV=4.85 IBV=1UA .LIB EVAL.LIB *V4 4 0 1 *.DC V4 -5 5 0.01 *.DC V4 5 -5 0.01 .TRAN 5US 12