方波三角波产生电路设计.docVIP

方波-三角波产生电路的设计 1 技术指标 设计一个方波-三角波产生电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz，方波脉冲幅度为6-6.5V，三角波为1.5-2V，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2 设计方案及其比较 产生方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以直接产生三角波—方波。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波。 2.1 方案一 非正弦波发生器的组成原理是电路中必须有开关特性的器件，可以是电压比较器，、集成模拟开关、TTL与非门等；具有反馈网络，它的作用是通过输出信号的反馈，改变开关器件的状态；具有延迟环节，常用RC电路充放电来实现；具有其他辅助部分，，如积分电路等。 矩形经过积分器就变成三角波形，即三角波形发生器是由方波发生器和反向积分器所组成的。但此时要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。 如图1所示为该电路设计图。 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器积分电路 图4 方案二电路部分结构明细图 再看中间的部分，如上图4所示： 运放与二极管一起构成电压比较器，用于将输入的正弦波转成方波，起分压作用，防止因电压过大而损坏二极管。为稳压管，用于控制其输出波形的幅度大小，与的功能一样，用来保护稳压管不被损坏。稳压管的稳定电压直接决定输出方波的幅度大小。 在分析末端电路，如图5所示，该电路为一积分器，用于把方波转化为三角波，取左端电压为，流经的电流为，流经的电流为 电路中，中电流等于电阻R中电流 输出电压与电容电压关系为 而电容电压等于其电流的积分，故 求解得： （7） 图5 方案二电路部分结构明细图 已知三角波的重复频率为500Hz，已产生方波脉冲幅度为6V，要求三角波幅度为1.5-2V，再结合已经给定的实验器材，我们可以取 R8起平衡电阻的作用，取值应与R7一样，即 至此，整个方案2的元件参数已全部确定。即为： 2.3 方案三 方案三的电路原理图如下图6所示，最左端的电路为触发电路，用于产生一个微小的含有丰富频率的电流。如图由一起外加触发电路构成一个方波发生电路。一起构成一个积分电路，用于将输入的方波转化为三角波。 因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态的延迟时间。图6左半部分为矩形波发生电路，，它由反向输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延时环节，又作为反馈网络，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 图中滞回比较器的输出电压，闸值电压 （8） 因而其电压传输特性如图7所示 图6 方案三电路原理图 设某一时刻输出电压，则同向输入端电位。通过对电容C正向充电，如图8所示。反向输入端电位随时间增长而逐渐升高，当趋近于无穷时，趋近于;但是，一旦，再稍增大，就从跃变为，与此同时从跃变为。随后，又通过对电容C反向充电，或者是放电如图8所示。反向输入端电位随时间增长而逐渐降低，当趋近于无穷时，趋于；但是，一旦，再稍减小，就从跃变为，与此同时从跃变为，电容又开始正向充电。上述过程是周而复始的，电路产生了自激振荡。 由于图6所示的电路中正向充电与反向充电的时间常数均为RC，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内的时间与的时间相等，为对称的方波，所以也称该电路为方波发生电路。电容电压和电路输出电压波形如图8所示，是占空比为的矩形波。 图7 滞回比较器电压传输特性 图8 电容电压和电路输出电压波形图 根据电容上的电压波形可