多功能锯齿波发生器实验报告.docx

课程设计说明书课程名称：模拟电子技术课程设计题目：多功能锯齿波发生器的设计学生姓名：专业：电子信息科学与技术班级：电子11-2学号：34指导教师：日期： 2013 年 10 月 25 日多功能锯齿波发生器的设计设计任务与要求1．设计任务运用集成运算放大器为主要器件，设计—个锯齿波产生电路。通过对多功能波型发生器的设计，加深对电子技术、测试测量技术理论的认识，为毕业设计打下良好基础。学会查阅相关资料；提出具体方案；按要求设计好电路图，仿真成功；递交课程设计实验报告2．性能指标要求（1）在控制开关的作用下，能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控功能；（2）具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能；（3）输出电压幅度在±10V的范围内可调，线性度优于0．01%；（4）要求主要选用集成运放实现；二、方案设计与论证1.设计要求的总体分析锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，要实现对电路的工作方式控制可以通过电子开关，也可以用手动控制。幅度频率可调锯齿波发生器电路可由集成运放构成，也可以由集成函数发生器8038构成，还可以由555定时芯片构成的自举电路产生。本次设计采用的是集成运放构成的电路。按任务要求，设计电路，计算参数，选择元器件。根据所设计的电路和所选择的元器件绘制电路，并按照调试步骤进行调试。逐步排除故障最终达到设计要求电路的总体方案框图如下：一.锯齿波发生器 主要由迟滞比较器和RC充放电电路组成。比较器属于信号处理的一种。它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，本文采用的迟滞比较器的特点是：当输入增大及减小时，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。二.直流稳压电源 在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源的组成如图1.4.1所示，它由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路4部分组成三．工作方式控制电路该部分电路 控制整个电路的工作，可以控制锯齿波发生电路的工作，可以实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控功能；三．单元电路设计与参数计算（一）锯齿波产生电路1．集成运算放大器图3是集成运放的符号图，1、2端是信号输入端，3、4是工作电压端，5是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。集成运算放大器的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端。图中标有“+”号的是同相输入端，标有“—”号的是反相输入端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反相。当集成运放工作在线性区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是： （1）式中是运放器的放大倍数，是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。理想运算放大器的两个重要指标为：（1）差模输入阻抗为∞；（2）开环差模电压增益Aod为∞。根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为∞，因此在其两个输入端均没有电流，即在图1中，如同两点被断开一样，这种现象称为“虚断”。又因为，根据输入和输出端的关系：，所以认为运放的同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。这种现象成为“虚短”。“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常常作为分析许多运放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时，则“虚短”现象不复存在。图3集成运算放大器2.滞回比较器滞回比较器具有电路简单、灵敏度高等优点。在比较电路当中，如果输入电压受到干扰或噪声的影响，在门限电平上下波动，则输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变，如在控制系统中发生这种情况，将对执行机构产生不利的影响。滞回比较器则克服了单限比较器的这种缺陷。滞回比较器又名施密特触发器，其电路如图2所示。图4 滞回比较器电路原理图输入电压Ui经电阻加在集成运放的反相输入端，参考电压Uref经电阻接在同相输入端，此外从输出端通过电阻Rf引回同相输入端。电阻和背靠背稳压管VDz的作用是限幅，将输出电压的幅度限制在Uz。在本电路中，当集成运方反相输入端与同相输入端的电位相等，即时，输出端的状态将发生跳变。其中U+则由参考电压Uref及输出电压Uo二者共同决定，而Uo有两种可能的状态：+Uz或－Uz。由此可见，这种比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状，如图3所示。图5 滞回比较器的传输特性下面对此电路进行定性的分析：利用叠加原理可求得同相输入端的电位为： （2）若原先Uo=+Uz,当Ui逐渐增大时，使Uo从+Uz跳变为—Uz所需的门