課程設(shè)計(jì)矩形波發(fā)生器

1、no.10 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙?jiān)O(shè)計(jì)題目：矩形波發(fā)生器一、課程設(shè)計(jì)的目的電子技術(shù)基礎(chǔ)2-1課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)理論課程之后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。目的是通過(guò)解決比較簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題鞏固和加深在電子技術(shù)基礎(chǔ)2-1（模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)）課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，在教師指導(dǎo)下完成查找資料，選擇、論證方案，設(shè)計(jì)電路，安裝調(diào)試，分析結(jié)果，撰寫(xiě)報(bào)告等工作。使學(xué)生初步掌握模擬電子電路設(shè)計(jì)的一般方法步驟，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際提高和培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后的工作打下一定的基礎(chǔ)。二、 設(shè)計(jì)說(shuō)明1.設(shè)計(jì)方案選擇論證(1)概述在電子技術(shù)應(yīng)

2、用領(lǐng)域，除了需要正弦波信號(hào)外，有時(shí)還需要許多非正弦波信號(hào)，如矩形波，常作為信號(hào)源被廣泛地應(yīng)用于無(wú)線電通信以及自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制等系統(tǒng)中。（2） 設(shè)計(jì)方案選擇論證矩形波發(fā)生器的電路實(shí)際上由一個(gè)滯回比較器和一個(gè)rc充放電回路組成。其中集成運(yùn)放和電阻組成滯回比較器，電阻和電容構(gòu)成充放電回路，穩(wěn)壓管和電阻的作用是鉗位，將滯回比較器的輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。如果要求矩形波的占空比能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，則可以通過(guò)改變電路中充電和放電的時(shí)間常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3） 設(shè)計(jì)方案框圖 設(shè)計(jì)方案的整體框圖如圖1所示。滯回比較器rc充放電回路 圖1 矩形波發(fā)生電路框圖2. 單元電路設(shè)計(jì)（1） rc充放電回路的設(shè)計(jì)

3、 rc充放電回路如圖2所示。rc圖2 rc充放電回路設(shè)：c=1f r=2k（2） 滯回比較器電路的設(shè)計(jì)a 電路如圖3所示r3u0r2r1vdz圖3 滯回比較器電路按設(shè)計(jì)要求取穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓uz=3 v由 t=2rcln(1+)= 則=0.142取 =28.4 k 則r2=200k（3） 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路的設(shè)計(jì)rw 如果要求矩形波的占空比能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，則可以通過(guò)改變電路中充電和放電的時(shí)間常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。vd1rwrwvd2圖4 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路當(dāng)忽略二極管vd1、vd2的導(dǎo)通電阻時(shí)，可求得電容充電和放電的時(shí)間分別為輸出波形的震蕩周期為矩形波的占空比為按設(shè)計(jì)要求

4、占空比：0.20.8連續(xù)可調(diào)，則=0.2=0.8于是選擇=2 k=6 k3. 原理圖完整原理圖如圖5所示。vd1rwrrwrwaucvd2r3uocr2r1vdz圖5 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器原理圖電容c兩端的電壓uc以及輸出電壓uo的波形如圖6所示圖6 電路的波形圖電路所用元件如表1所示。表1 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路元件表元件名稱元件標(biāo)注參數(shù)型號(hào)集成運(yùn)放alm741電阻r128.4k電阻r2200 k電阻r31k電阻rw6 k電阻r2 k電容c1f穩(wěn)壓管vdz3 v二極管vd16 v二極管vd26 v4. 測(cè)試方案在multisim中構(gòu)建占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路如圖7所示。圖7 仿真電

5、路（1） 當(dāng)電位器rw滑動(dòng)端調(diào)在中間位置時(shí)，由虛擬示波器可見(jiàn)，輸出波形為正負(fù)半周對(duì)稱的矩形波，電容上的電壓uc為充放電波形，如圖8所示。圖8 t1=t2時(shí)的波形圖（2） 將電位器rw的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，由虛擬示波器可見(jiàn)，矩形波的正半周期t1增大，而負(fù)半周t2減小。相反，如rw的滑動(dòng)端向下移動(dòng)，則正半周t1減小，負(fù)半周t2增大。如圖9,圖10所示。圖9 t1t2時(shí)的波形圖圖10 t1t2時(shí)的波形圖 測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果與分析當(dāng)rw的滑動(dòng)端調(diào)至最下端時(shí)，波形圖如圖9所示。可測(cè)得此時(shí)t1=0.7 mst2=2.8 mst=t1+t2=3.5ms占空比d2=t1/t=0.7/3.5=0.2當(dāng)rw的滑動(dòng)端調(diào)至最上

6、端時(shí)，波形圖如圖10所示?？蓽y(cè)得此時(shí)t1=2.8 mst2=0.7mst=t1+t2=3.5 ms占空比d1=t1/t=2.8/3.5=0.8由虛擬示波器圖形可知，頻率，幅度和占空比基本滿足設(shè)計(jì)要求的f=1000hz,u=3v,d在0.20.8連續(xù)可調(diào)。存在誤差的原因主要是元件參數(shù)誤差，測(cè)量誤差等。6. 設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。7. 參考文獻(xiàn)1楊素行主編：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程第三版，高等教育出版社，2006年出版。2高吉祥主編：電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)