基于运算放大器的方波发生器课程设计.docx

电路分析课 程 设 计 报 告设计题目 基于运算放大器的方波发生器 学生姓名 刘艺歌（2013000102005）刘兆璘（2013000102004）刘 刘志伟（2013000102001）李金泽（2013000102003）所在学院 英才实验学院 教 师 钟洪声报告填写日期 2014年 5 月 16 日 摘要本次课程设计讨论的是方波发生器。而方波发生器是基于运算放大器而成的一种方波的产生器。其主要的工作原理就是通过运算放大器对于不同电压的输出，从而得到完整的方波。整个电路由Multisim软件仿真而进行原理图的设计。关键字：方波发生器 运算放大器方案的论证与比较方案一：此方案将5V正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，从而实现了单电源给运放供电：该电路的工作原理是：当输出端电压u0等于高电平5V时，同相位电位u+等于2.5V，小于输出电压，因此通过电阻R1对电容充电，使得u-上升，当u+等于u-时，u0发生跳变，跳变成低电平-5V。同相端电位u+等于-2.5V，此时，输出比反相端电位低，电容通过电阻放电，反相端电压减小。当减小到u-等于u+等于-2.5V时，输出再次发生跳变，跳变为高电平。如此周而复始，输出便得到一方波波形。计算可知，该方波的频率为，改变电路中外围参数就可以改变电路的输出频率。 因为R1接入电路大小可调，范围为0～10k?，所以此方波发生器能满足频率1Khz到10Khz可调。方案二（利用了两个电源的正负分别给运放供电）分析：该方案采用双电源供电方式，上面的5V电源给正极供电，下面的5V电源给负极供电。在这种方式下，可把信号源直接接到运放的输入脚上，而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。开始时，输出端电压等于运放3端电压，同相端电位为3k?/(3k?+5k?)U3,小于输出电压，因此通过R1对电容充电，使电压上升。由于虚短断路特性，当时，输出端电压跳变，跳变成低电平。此时输出比反向点位高，电容通过电阻放电，反相端电压减小。当减小到时，输出再次跳变，变为高电平。如此周而复始，输出便得到一方波波形。 该方波的频率取决于电路中电容C和电阻R1的乘积。设电路中电容充电至输出翻转所需时间T1,电容放电至输出翻转所需时间T2，显然，T1=T2=T0，因此方波输出的周期为T=2T0。根据电路分析知识，电容的电压响应为：，此电路中，电容充电的初始值为，稳态值，时间常数，带入上式中可得： 而经过T1时间充电后，可充至，因此：由此可求的T1: T1=Rcln(1+)方波信号输出的频率为=因此，改变电路中的外围参数就可以改变电路的输出频率。输出的幅值取决于稳压管的稳压电压Vz。方案三：（该方案做的时候由于地线布在两个电容之间，虽然仿真出来结果但是地线有问题，无法与实际电路的地连接）该方案，与方案二基本相同。不过在方案二的基础上做了改进，将两个电源换成一个电源。通过R4,R5两个电阻分别给正负极供电。元器件的介绍：741运算放大器：集成运算放大器是一种高增益的直接耦合电路，当外部接入不同的元件时，可实现各种数学运算关系。在线性应用中，可实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。集成运算放大器的电路模型如图其中：1脚和5脚是一对调零端钮，目的是运放正负双电源供电时，通过这一对端钮外接调零电路实现零输入；2脚是反相输入端；3脚是同相输入端；4脚是负电源端；6脚是输入端；7脚是正电源端；8脚空置。总电路图元件清单品名型号规格数量直流电源5V1电阻2kΩ310kΩ1电容100nF1运算放大器7411仿真结果（附）实物图 小结 通过上次做的电源给运放供电，得到这次方波的发生装置。通过实验的测量结果发现，方波能够完成1KHz到10KHz可调的指标，但是接近10KHz的时候波形图发生了一定程度的失真。原因一方面 是由于电容的影响，一方面是运放的影响。 我们小组成员之间分工明确具体，每个人都学到了具体的电路知识，能够自主完成一定的课程设计，工程能力得到了锻炼