波形发生 器的模电课程设计.doc

模拟电子技术课程设计报告 设计项目名称： 波形发生器 班 级： 09级电气本一 姓 名： 刘 力 学 号： 完 成 日 期： 2011-6-12 指 导 老 师： 宗 政 勇 井 冈 山 大 学 工 学 院 摘 要 模拟电子电路中，常常需要各种波形信号，如正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号等。为了所采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机，常常需要将信号进行变换，如将电压变换成电流、将电流变换成电压、将电压变换成频率与之成正比的脉冲。而我要做的就是设计一个能够同时产生正弦波、矩形波、三角波的这样一个电路。 矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是他的重要组成部分；因为产生震荡，就是要求输出状态应按一定的时间间隔交替变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持时间。我选用的事LM358这样一种比较器。 再产生矩形波的电路后面接一个三角波发生器，矩形波输入的前提条件下经过积分获得三角波。 在三角波为固定频率或频率变化很小的情况下，采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。 目 录 波形发生器的任务与要求………………………………… 设计………………………………………………………… 设计思路…………………………………………………… 原理图及PCB图…………………………………………… 电路的分析与计算………………………………………… 5.1正弦波的分析与计算………………………………… 5.2三角波的分析与计算………………………………… 5.3正弦波的分析与计算………………………………… 5.4课程设计评分标准…………………………………… 附录………………………………………………………… 参考文献…………………………………………………… 一．波形发生器的任务与要求 1.设计制作一台能产生方波。三角波和正弦波的波形发生器。 二.设计要求 1.输出波形频率范围为0.02hz~20khz，且连续可调 2. 正弦波幅值为正负10v,失真度小于2%。 3.方波幅值为10v。 4.三角波峰值为20v. 5.各种波形幅值均连续可调。 6.设计电路所需的直流电源。 三.设计思路 先用一块LM358运放做出方波经过积分电路获得三角波，再由三角波经过低通滤波转为正弦波。 四.原理图及PCB图 Multisim　电　路　图 PCB　原　理　图 ＰＣＢ　封　装　图 五.电路的分析与计算 没有接通时，，滞回比较器V0=+UZ，则集成运放同相输入端，同时给C充电，使VR由0上升，在Vi之前，不变；当时，V0跳变到-VZ。 当V0=-VZ时,,同时C经反向输入端等效电阻）使VR降低，在VR＞Vi之前V0=-VZ不变，当VR＜Vi时，Vi跳变到+VZ （1）方波部分 方波的波幅由稳压管的参数决定，这里使用１０Ｖ，方波的周期取决于充放电回路RC的数值。若R或C其中一个增大，和周期T均会增大，频率f也会增大。 计算周期T： 通过对方波发生电路的分析，可以想象，与改变输出电压的占空比，就必须使电容正向和反向充电的时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，则占空比可调。 则可求出周期T： 带入值得T=48.4 f=1/T=20KHz （２）三角波部分 在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。如(b)图的仿真结果所示，当方波发生电路的输出电压u01=-Uz时，积分运算电路的输出电压u0将线性下降；而当u01=Uz时，将线性上升。 （a） 积分电路的输入电压u01，而且u01不是+Uz，就是-Uz，所以输出电压的表达式为 式中u0(t0)为初态时的输出电压。设初态时u01正好从-Uz跃变为+Uz,则式子变为 积分电路反向积分，u0随时间的增长线性下降，一旦u0=-UT，再稍减小，u01将从+Uz跃变为-Uz。式子变为 U0(t1)为u01产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，u0随时间的增长线性增大，一旦u0=+UT，再稍加增大，u01将从-UZ跃变为+UZ，回到初态，积分电路又开始反向积分。电路重复上述过程，因此产生自己震荡。 由以上分析可知，u0是三角波