波形發(fā)生器的模電課程設(shè)計

1、模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計項目名稱： 波形發(fā)生器 班 級： 09級電氣本一 姓 名： 劉 力 學(xué) 號： 90614042 完 成 日 期： 2011-6-12 指 導(dǎo) 老 師： 宗 政 勇 井 岡 山 大 學(xué) 工 學(xué) 院摘 要模擬電子電路中，常常需要各種波形信號，如正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波等，作為測試信號或控制信號等。為了所采集的信號能夠用于測量、控制、驅(qū)動負(fù)載或送入計算機，常常需要將信號進行變換，如將電壓變換成電流、將電流變換成電壓、將電壓變換成頻率與之成正比的脈沖。而我要做的就是設(shè)計一個能夠同時產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波的這樣一個電路。矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平

2、，所以電壓比較器是他的重要組成部分；因為產(chǎn)生震蕩，就是要求輸出狀態(tài)應(yīng)按一定的時間間隔交替變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持時間。我選用的事LM358這樣一種比較器。再產(chǎn)生矩形波的電路后面接一個三角波發(fā)生器，矩形波輸入的前提條件下經(jīng)過積分獲得三角波。在三角波為固定頻率或頻率變化很小的情況下，采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。目 錄1、 波形發(fā)生器的任務(wù)與要求2、 設(shè)計3、 設(shè)計思路4、 原理圖及PCB圖5、 電路的分析與計算5.1正弦波的分析與計算5.2三角波的分析與計算5.3正弦波的分析與計算5.4課程設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)6、 附錄7、 參考文獻一波形發(fā)生器的任務(wù)與要求 1.設(shè)計制作

3、一臺能產(chǎn)生方波。三角波和正弦波的波形發(fā)生器。二.設(shè)計要求 2. 正弦波幅值為正負(fù)10v,失真度小于2%。 3.方波幅值為10v。 4.三角波峰值為20v. 5.各種波形幅值均連續(xù)可調(diào)。 6.設(shè)計電路所需的直流電源。三.設(shè)計思路 先用一塊LM358運放做出方波經(jīng)過積分電路獲得三角波，再由三角波經(jīng)過低通濾波轉(zhuǎn)為正弦波。四.原理圖及PCB圖 Multisim電路圖PCB原理圖 封裝圖五.電路的分析與計算沒有接通時，滯回比較器V0=+UZ，則集成運放同相輸入端，同時給C充電，使VR由0上升，在Vi之前，不變；當(dāng)時，V0跳變到-VZ。當(dāng)V0=-VZ時,同時C經(jīng)反向輸入端等效電阻）使VR降低，在VRVi之

4、前V0=-VZ不變，當(dāng)VRVi時，Vi跳變到+VZ（1）方波部分方波的波幅由穩(wěn)壓管的參數(shù)決定，這里使用，方波的周期取決于充放電回路RC的數(shù)值。若R或C其中一個增大，和周期T均會增大，頻率f也會增大。計算周期T：通過對方波發(fā)生電路的分析，可以想象，與改變輸出電壓的占空比，就必須使電容正向和反向充電的時間常數(shù)不同。利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢砸龑?dǎo)電流流經(jīng)不同的通路，則占空比可調(diào)。則可求出周期T：帶入值得T=48.4f=1/T=20KHz（）三角波部分在方波發(fā)生電路中，當(dāng)閾值電壓數(shù)值較小時，可將電容兩端的電壓看成為近似三角波。所以只要將方波電壓作為積分運算電路的輸入，在其輸出就得到三角波電壓。如(b)

5、圖的仿真結(jié)果所示，當(dāng)方波發(fā)生電路的輸出電壓u01=-Uz時，積分運算電路的輸出電壓u0將線性下降；而當(dāng)u01=Uz時，將線性上升。 （a）積分電路的輸入電壓u01，而且u01不是+Uz，就是-Uz，所以輸出電壓的表達式為 式中u0(t0)為初態(tài)時的輸出電壓。設(shè)初態(tài)時u01正好從-Uz躍變?yōu)?Uz,則式子變?yōu)?積分電路反向積分，u0隨時間的增長線性下降，一旦u0=-UT，再稍減小，u01將從+Uz躍變?yōu)?Uz。式子變?yōu)?U0(t1)為u01產(chǎn)生躍變時的輸出電壓。積分電路正向積分，u0隨時間的增長線性增大，一旦u0=+UT，再稍加增大，u01將從-UZ躍變?yōu)?UZ，回到初態(tài)，積分電路又開始反向積分

6、。電路重復(fù)上述過程，因此產(chǎn)生自己震蕩。由以上分析可知，u0是三角波，幅值為UT；u01是方波，幅值為 UZ，由于積分電路引入了深度電壓負(fù)反饋，所以在負(fù)載電阻相當(dāng)大的變化范圍里，三角波電壓幾乎不變。設(shè)正向積分起始值為-UT，終了值為+UT，積分時間為二分之一周期，則有 +UT= 得出震蕩周期 震蕩頻率 調(diào)節(jié)電路中的R5，可以改變震蕩頻率和三角波的幅值。仿真結(jié)果： (b)（3）正弦波部分在三角波電壓為固定頻率或頻變化很小的情況下，可以考慮用低通濾波（或帶通濾波）的方法將三角波變換為正弦波，輸入電壓的頻率等于輸出電壓的頻率。將三角波按傅里葉級數(shù)展開 其中Um是三角波的幅值。電路如下圖（a） (a)仿

7、真結(jié)果： （）（4）課程設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)評定項目得分選題合理的合理性（5分）設(shè)計方案可行性與創(chuàng)新性（15分）焊接以及布線的合理性（10分）設(shè)計結(jié)果達到指標(biāo)要求（25分）態(tài)度認(rèn)真，學(xué)習(xí)刻苦，遵守紀(jì)律（15分）報告規(guī)范、分析、仿真、計算正確（30分）六.附錄：Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Protel 99 SE-是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。PCB（PrintedCircuitBoard）-中文名稱為印制電路板，又稱