正弦波方波三角波發(fā)生電路模擬電子技術(shù)課程實(shí)施方案

1、蘇州科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課設(shè)名稱 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)生姓名 吳森林學(xué)號(hào) 1220108107同組姓名 陳康學(xué)號(hào) 1220108108專業(yè)班級(jí)電科1211指導(dǎo)老師葉曉燕設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波-方波-三角波發(fā)生電路(1)正弦波-方波-三角波地頻率在100HZ20KH范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào);(2) 正弦波-方波地輸出信號(hào)幅值為6V.三角波輸出信號(hào)幅值為02V連續(xù)可 調(diào)(3)正弦波失真度三5%一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握電子系統(tǒng)地一般設(shè)計(jì)方法(2) 掌握模擬IC器件地應(yīng)用(3) 會(huì)運(yùn)用EDA工具對(duì)所作出地理論設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬仿真測(cè)試，進(jìn)一步完善 理論設(shè)計(jì)(4) 通過查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，熟悉常用

2、電子器件地類型和特性，并掌握 合理選用元器件地原則(5) 掌握模擬電路地安裝 測(cè)量與調(diào)試地基本技能，熟悉電子儀器地正確使用方法，能力分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)地正?；虿徽，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨(dú)立解決調(diào)試中所發(fā)生地問題b5E2R(6) 學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告(7) 培養(yǎng)實(shí)事求是，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)毓ぷ鲬B(tài)度和嚴(yán)肅地工作作風(fēng)(8) 培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來指導(dǎo)實(shí)踐地能力(9) 完成一個(gè)實(shí)際地電子產(chǎn)品；進(jìn)一步提高分析問題、解決問題地能力二 設(shè)計(jì)原理(* )用分立元件設(shè)計(jì)1.1原理框圖（1）電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)：一，正弦波發(fā)生器：（一）、根據(jù)已知條件和設(shè)計(jì)要求，計(jì)算和確定元件參數(shù).并在實(shí)驗(yàn)電路板上搭接電路，檢查無誤后接通電源，進(jìn)行調(diào)試.plE

3、ae（二）、調(diào)節(jié)反饋電阻R4,使電路起振且波形失真最小，并觀 察電阻R4地變化對(duì)輸出波形Vo地影響.（三）、測(cè)量和調(diào)節(jié)參數(shù)，改變振蕩頻率，直至滿足設(shè)計(jì)要求 為止.測(cè)量頻率地方法很多.如直接測(cè)量法（頻率計(jì)，TDS系列數(shù)字示波器 均可）；測(cè)周期計(jì)算頻率法，以及應(yīng)用李沙育圖形法等等.測(cè)量時(shí)要求 觀測(cè)并記錄運(yùn)放反相、同相端電壓 Vn、S和輸出電壓Vo波形地幅值 與相位關(guān)系，測(cè)出f 0,算出Avf與FVDXDiT二，方波一一三角波發(fā)生器：（1） 、根據(jù)已知條件和設(shè)計(jì)要求，計(jì)算和確定元件參數(shù)并在實(shí)驗(yàn)電路板上搭接電路，檢查無誤后接通電源，進(jìn)行調(diào)試.RTCrP（2）、先后用雙蹤示波器同時(shí)觀察簡單地方波一三角波

4、產(chǎn)生電 路輸出電壓Vc、Vo地波形，及常見地方波一三角波產(chǎn)生電路輸出電 壓Vo、V02地波形，分別記錄其幅值、周期以及他們相互之間地相 位關(guān)系.5PCzV（3）、調(diào)節(jié)積分電阻R （或改變積分電容C），使振蕩頻率滿足 設(shè)計(jì)要求，調(diào)節(jié)R1/R2地比值，使三角波地幅值滿足設(shè)計(jì)要求.jLBHr。（2）電路功能框圖：一，正弦波發(fā)生器：(3)元器件與參數(shù)設(shè)計(jì):(一),正弦波:(A)參數(shù)地確定及元件地選取A、確定R、C地值根據(jù)設(shè)計(jì)所需求地振蕩頻率f。，由式子RC=1/(2n fo)先確定RC 之積.B、選擇集成運(yùn)算放大器振蕩電路中使用地集成運(yùn)算放大器除要求輸入電阻高、輸出電 阻低外，最主要地是運(yùn)算放大器地增

5、益-寬帶積應(yīng)滿足G?BW>30xHAQXC、選擇阻容元件選擇阻容元件時(shí)，應(yīng)注意選擇穩(wěn)定性較好地電阻和電容， 否則將 影響頻率地穩(wěn)定性.此外，還應(yīng)對(duì)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)地元件進(jìn)行選配，使 電路中地電阻電容分別相等.LDAYt。(B)、數(shù)據(jù)處理根據(jù)電路圖設(shè)計(jì)模塊選取元件參數(shù)分別為：Ra=10kQ、Fb=R4+R3R=10kQ、R=10kQ、R3=10kQ、F4 為可調(diào) 電阻；O=0.01uF、 C2=0.01uF .Zzz6Z。(二)方波一一三角波：(A)參數(shù)地確定與元件地選取A、選擇集成運(yùn)算放大器由于方波地前后沿與用作開關(guān)器件地 A地轉(zhuǎn)換速率S有關(guān)，因此 當(dāng)輸出方波地重復(fù)頻率較高時(shí).集成運(yùn)算放大

6、器A應(yīng)選用高速運(yùn)算放 大器，一般要求選用通用型運(yùn)放即可.dvzfv。B、選擇穩(wěn)壓二極管D穩(wěn)壓二極管D地作用是限制和確定方波地幅度.因此要根據(jù)設(shè)計(jì) 地要求方波幅度來進(jìn)行選擇穩(wěn)壓管地穩(wěn)定電壓V.此外，方波幅度和寬度地對(duì)稱性也與穩(wěn)壓管地對(duì)稱性有關(guān)，為了得到對(duì)稱地方波輸出， 通常應(yīng)選用高精度地雙向穩(wěn)壓二極管(如2DW7型) .R為穩(wěn)壓管地限流電阻，其值由所選用地穩(wěn)壓管地穩(wěn)定電流決定.rqyn1。C, 確定正反饋回路電阻R與R如上面電路圖中所示 只與R地比值均決定了運(yùn)算放大器 A或A 地觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電平，也就是決定了三角波地輸出幅度.因此根據(jù)設(shè)計(jì)所要求地三角波輸出幅度，由以上可以確定R與R地阻值 Emxvx

7、D, 確定積分時(shí)間常數(shù)RC積分元件R、C地參數(shù)值應(yīng)根據(jù)方波和三角波所要求地重復(fù)頻率 來確定當(dāng)正反饋回路電阻R、R地阻值確定后，再選取電容 C值，求 得 R.SixE2。(B)數(shù)據(jù)地處理簡單地方波一三角波產(chǎn)生電路根據(jù)電路圖設(shè)計(jì)模塊選取元件參數(shù)分別為 R1 = 10KQ、R2=20KQ、R3=1KQ、R為可調(diào)電阻、Dz為 Vz=6V 地穩(wěn)壓管.6ewMy(3) 電路圖與器材清單表正弦波發(fā)生器地主要元器件：集成運(yùn)算放大器1 片1/4W金屬膜電阻10k Q、20kQ若干可調(diào)電阻1k Q 一只瓷片電容2只二極管2只方波一一三角波發(fā)生器地主要元器件：集成運(yùn)算放大器1 2片1/4W金屬膜電阻10kQ、20k

8、Q若干可調(diào)電阻1k Q 1只瓷片電容1只穩(wěn)壓二極管2只(*)也可以用函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器地總方案函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等 電壓波形地電路或儀器.根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形地函數(shù)發(fā)生器， 使用地器件可以是分立器件(如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器 S101全部采用晶體管),也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊 8038).為進(jìn)一步掌握電路地基本理 論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成 地方波一三角波一正弦波函數(shù)發(fā)生器地設(shè)計(jì)方法 .kavU4。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波地方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整 形電路將

9、正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生 三角波一方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?本課題采用先產(chǎn)生方波一三角波，再將三角波變換成正弦波地電路設(shè)計(jì)方法，y6v3Ao本課題中函數(shù)發(fā)生器電路組成框圖如下所示：由比較器和積分器組成方波一三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出地方波經(jīng)積分器 得到三角波，三角波到正弦波地變換電路主要由差分放大器來完成 .差分放大器 具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低地三角波變換成正弦波波形變換地原理是利用差分放大器傳輸特性曲線地非線性.M2ub6三實(shí)驗(yàn)所用電路調(diào)節(jié)方

10、波脈沖寬度調(diào)節(jié)正弦波失真程度 調(diào)節(jié)方波電壓大小調(diào)節(jié)反饋電路地放大倍數(shù)Rpl r1 KO IR110K U10KQR510KQn rp3U lOKQjICL8038RTL81012211Rp2 100KQ I Illi22K22KQrU(358q 12V四實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.正弦波-方波-三角波地頻率在28.6HZ28.6KHZ范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；對(duì)應(yīng)地28.6HZ時(shí),對(duì)應(yīng)地電容大小為1uf ;對(duì)應(yīng)地28.6KHZ時(shí)，對(duì)應(yīng)地電容大小為 0.01uf OYujC。2.方波地輸出幅值為6V;正弦波地一級(jí)輸出幅值為2.8V,二級(jí)輸出幅值為3.6V ； 三角波峰值在04V內(nèi)連續(xù)可調(diào)eUts8。兩波形相差格數(shù)窩量值標(biāo)

11、推謹(jǐn)形的嵯喔值3.正弦波失真度一討論1.實(shí)驗(yàn)中發(fā)生地問題(1) 我們由一級(jí)電路得到地方波峰峰值達(dá)到24V左右,后通過分壓電路得到所需要地方波電壓峰值為6VRp3IOKQo方波崢值6V*(2)三角波嵯值連續(xù)可調(diào)(2) 正弦波也可以通過負(fù)反饋電路適當(dāng)放大Rp4 100KQR322KQ正弦波輸入 峰值為2- 8VR422KO通過調(diào)韋即4、使得正弦波波峰值可達(dá)+5V 到用555計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)（1）電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（介紹電路地設(shè)計(jì)思路與系統(tǒng)分類）函數(shù)發(fā)生器主要由555芯片、LM358N兩大主要模塊電路構(gòu)成利用555電路完成相應(yīng)地三種波形地轉(zhuǎn)換，具有一定頻率地方波轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)地 正弦和三角波由比較器和積分器組成

12、方波一三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出地方波經(jīng)積分 器得到三角波，三角波到正弦波地變換電路主要由差分放大器來完成差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低地三角波變換成正弦波波形變換地原理是利用差分放大器傳輸特性曲線地非線性.sQsAE（2）電路功能框圖：（電路功能各部分組成.）（3）元器件與參數(shù)設(shè)計(jì)：（元器件地選擇、主要元器件地性能介紹、元器件參數(shù) 設(shè)計(jì).）a.LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立地、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)仉p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬地單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦地工作條件下，電源 電流與

13、電源電壓無關(guān)它地使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電地使用運(yùn)算放大器地場(chǎng)合 GMsIab.555定時(shí)器地各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端 VSS或接地，一般情況下接地.2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端VoTR、TH處于何4腳：是直接清零端.當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 電平，時(shí)基電路輸出為0 ”該端不用時(shí)應(yīng)接高電平.TlrRG。5腳：VC為控制電壓端若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器地基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該 端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 0.01疔電容接地，以防引入干擾.7EqZ(。6腳：TH高觸發(fā)端.7腳：放電端該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容地放電8腳

14、：外接電源 VCC，雙極型時(shí)基電路 VCC地范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路 VCC 地范圍為 3 18V. 一般用 5V.lzq7l。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為地情況下，555時(shí)基電路地功能表如表 6 1示.zvpgeo表6 1 555定時(shí)器地功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能0XX0導(dǎo)通直接清零101x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1101截止置11001截止置11110導(dǎo)通清零(4) 電路圖與器材清單表LM358芯片1電阻 R8=R9 22k Q2R1 1k Q1R2 62k Q1R3 100 Q1R4=R5=R6=10k 3可調(diào)電阻A

15、20k1R10 100k1電容 C3=470nF1C4=C5=10nF2可調(diào)電容A=B=20nF2直流電源Vcc=6v1555電路板1接地線(5) 電路仿真：(電路仿真地軟件、電路仿真地效果設(shè)計(jì)、電路仿真圖、實(shí)際效 果情況.)總電路圖：C4：20nFKey=ATHFTCIC5:卞M% -20iiFkKeyACKKfflO50%RS 1Ml(a1TUALC2-I卜10nFLM358NIOitFR? 22k£!voo6VU1AR10 100kQ -KeyilVC0正弦波一方波一三角波電路原理圖運(yùn)行結(jié)果：脅 Simulated Tektroniif Oscilloscqpe-XSC2lek

16、imiiixQOQOQ<IVCI I q rsposhTOLTW3IVnwoE*UWBYEH1KAUPOSiTlOMVOLTIW廁廩j畫VOLT5/DIV總結(jié):利用555電路完成相應(yīng)地三種波形地轉(zhuǎn)換，具有一定頻率地方波轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)地 正弦和三角！但對(duì)三角波和正弦波地失真率不能有充分地保證！ 幅值也不能達(dá)到 相應(yīng)地標(biāo)準(zhǔn).后面接一個(gè)負(fù)反饋放大電路，使得三角波幅值可調(diào)，通過改變滑動(dòng)變 阻器 RIO.NrpoJ。由比較器和積分器組成方波一三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出地方波經(jīng)積分器得到三角波，角波到正弦波地變換電路主要由差分放大器來完成差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)特別是

17、作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可 將頻率很低地三角波變換成正弦波波形變換地原理是利用差分放大器傳輸特性曲線地非線性.Inowf。版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理版權(quán)為個(gè)人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.fjnFL。用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個(gè)人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時(shí)應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 地規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合

18、法權(quán)利.除此以外，將本文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時(shí)，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面 許可，并支付報(bào)酬.tfnNh。Users may use the contents or services of this articlefor pers onal study, research or appreciati on, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisi ons of copyright law and other releva nt laws, and shall n ot infringe upon the legitimaterights of this website and its rel