用集成運(yùn)放組成的正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電路

1、物理與電子工程學(xué)院模擬電路課程設(shè)計(jì) 題目: 用集成運(yùn)放組成的正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電路 專 業(yè) 電子信息工程專業(yè) 班 級(jí) 14級(jí)電信1班 學(xué) 號(hào) 1430140227 學(xué)生姓名 鄧清鳳 指導(dǎo)教師 黃川 完成日期： 2015 年 12 月目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求32 設(shè)計(jì)方案33設(shè)計(jì)原理分析54實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件84.1元器件的引腳及其個(gè)數(shù)84.2其它器件與設(shè)備85實(shí)驗(yàn)內(nèi)容95.1 RC正弦波振蕩器95.2方波發(fā)生器115.3三角波發(fā)生器136 總結(jié)思考147 參考文獻(xiàn)15用集成運(yùn)放組成的正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電路 姓名：鄧清鳳 電子信息工程專業(yè)摘要 本設(shè)計(jì)是用12V直流電源提供一個(gè)輸入信號(hào)，函

2、數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般是指自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的電壓波形的電路或儀器。電路形式可采用由運(yùn)放及分立元件構(gòu)成：也可以采用單片機(jī)集成函數(shù)發(fā)生器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，本課題采用UA741芯片搭建電路來(lái)實(shí)現(xiàn)方波、三角波、正弦波的電路。關(guān)鍵詞 直流穩(wěn)壓電源12V UA741集成芯片 波形 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）并且在proteus中仿真出來(lái)在同一個(gè)示波器中展示正弦波、方波、三角波。（2）在面包板上搭建電路，并完成電路的測(cè)試。（3）撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（4）答辯、并提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 2 設(shè)計(jì)方案方案一：采用UA741芯片用集成運(yùn)放組成的正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電

3、路 優(yōu)點(diǎn)：分立元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用常用分立元器件，容易實(shí)現(xiàn)，技術(shù)成熟，完全能夠達(dá)到技術(shù)參數(shù)的要求，造價(jià)成本低。 缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)、調(diào)試難度太大，周期太長(zhǎng)，精確度不是太高。 圖1 集成運(yùn)放組成的正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電路 方案二：用8038制作的多波形信號(hào)發(fā)生器 優(yōu)點(diǎn)：具有在發(fā)生溫度變化時(shí)產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過(guò)50ppm；具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號(hào)輸出；正弦波輸出具有低于1的失真度；三角波輸出具有01高線性度；具有0001Hz1MHz的頻率輸出范圍；工作變化周期寬，298之間任意可調(diào)；高的電平輸出范圍，從TTL電平至28V；易于使用，只需要很少的外部條件 缺點(diǎn)：成本較高。 圖2 80

4、38制作的多波形信號(hào)發(fā)生器注：本課題只采用方案一：采用UA741芯片用集成運(yùn)放組成的正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電路3設(shè)計(jì)原理分析 由集成運(yùn)放構(gòu)成的正弦波、方波和三角波發(fā)生器有多種形式，本實(shí)驗(yàn)選用最常用的，線路比較簡(jiǎn)單的幾種電路加以分析。1、 RC橋式正弦波振蕩器（文氏電橋振蕩器）圖3為RC橋式正弦波振蕩器。其中RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時(shí)兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，R1、R2、RW及二極管等元件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器RW，可以改變負(fù)反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個(gè)反向并聯(lián)二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。D1、D2采用硅管（溫度穩(wěn)定性好），且要求特性匹配，才能

5、保證輸出波形正、負(fù)半周對(duì)稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。電路的振蕩頻率 起振的幅值條件 2 式中RfRWR2（R3 / rD），rD 二極管正向?qū)娮?。調(diào)整反饋電阻Rf（調(diào)RW），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說(shuō)明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大Rf。如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減小Rf。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或 R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換，而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。圖3 RC串并聯(lián)正弦波振蕩器2、方波發(fā)生器由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波發(fā)生器和三角波發(fā)生器，一般均包括比較器和RC積分器兩大部分。圖4所示為由滯回比較器及簡(jiǎn)單RC 積分電路組成的方波

6、三角波發(fā)生器。它的特點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，但三角波的線性度較差。主要用于產(chǎn)生方波，或?qū)θ遣ㄒ蟛桓叩膱?chǎng)合。電路振蕩頻率 式中R1R1'RW' R2R2'RW" 方波輸出幅值 Uom±UZ三角波輸出幅值調(diào)節(jié)電位器RW（即改變R2R1），可以改變振蕩頻率，但三角波的幅值也隨之變化。如要互不影響，則可通過(guò)改變Rf（或Cf）來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)節(jié)。圖4所示為由滯回比較器及簡(jiǎn)單RC 積分電路組成的方波三角波發(fā)生器3、三角波和方波發(fā)生器如把滯回比較器和積分器首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，如圖5所示，則比較器A1輸出的方波經(jīng)積分器A2積分可得到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動(dòng)

7、翻轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。圖6為方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖。由于采用運(yùn)放組成的積分電路，因此可實(shí)現(xiàn)恒流充電，使三角波線性大大改善。圖5方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖電路振蕩頻率 方波幅值 Uom±UZ三角波幅值 調(diào)節(jié)RW可以改變振蕩頻率，改變比值可調(diào)節(jié)三角波的幅值。圖6為方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖4實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件4.1元器件的引腳及其個(gè)數(shù)元件名稱標(biāo)稱值與型號(hào)引腳數(shù)元件個(gè)數(shù)直流電源+12V、-12V2腳一個(gè)集成運(yùn)放UA7418腳三只普通穩(wěn)壓二極管5V2腳兩只電位器X50350K3腳一只電位器X5021K3腳一只普通電阻1K2腳兩只普通電阻10K2腳三只普通電阻20

8、K2腳一只一般電容0.022F2腳一只一般電容0.1F2腳兩只 表1元器件的引腳及其個(gè)數(shù)4.2其它器件與設(shè)備 圖7面包板1塊 圖8面包板連線65×1扎5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.1 RC正弦波振蕩器1、 按圖3在Proteus中連接實(shí)驗(yàn)電路如圖9 Proteus RC正弦波振蕩電路。并進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖10示波器產(chǎn)生穩(wěn)定的波形。2、 按照?qǐng)D3在面包板上連接實(shí)物圖，如圖11（RC正弦振蕩電路，方波、三角波在面包板上實(shí)物圖），連好實(shí)物圖后在示波器上檢查所搭建的電路圖并觀察所得的波形如圖12（RC正弦振蕩電路實(shí)物在示波器上的電路）3、 觀察波形并拍照 圖9 Proteus RC正弦波振蕩電路 圖10

9、 RC正弦振蕩電路在面包板上振蕩電路實(shí)物圖如圖11 RC正弦振蕩電路在面包板上振蕩電路實(shí)物圖圖12 RC正弦振蕩電路實(shí)物在示波器上的電路5.2方波發(fā)生器按圖4連接實(shí)驗(yàn)電路。 1、按圖4在Proteus中連接實(shí)驗(yàn)電路如圖13 Proteus 方波振蕩電路。并進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖10示波器產(chǎn)生穩(wěn)定的波形。 2、按照?qǐng)D3在面包板上連接實(shí)物圖，如圖11（RC正弦振蕩電路，方波、三角波在面包板上實(shí)物圖），連好實(shí)物圖后在示波器上檢查所搭建的電路圖并觀察所得的波形如圖14（方波振蕩電路實(shí)物在示波器上的波形） 3、觀察波形并拍照 圖13 Proteus 方波振蕩電路圖14方波振蕩電路實(shí)物在示波器上的波形5.

10、3三角波發(fā)生器按圖5連接實(shí)驗(yàn)電路。1、按圖4在Proteus中連接實(shí)驗(yàn)電路如圖14 Proteus 三角波振蕩電路。并進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖10示波器產(chǎn)生穩(wěn)定的波形。 2、按照?qǐng)D3在面包板上連接實(shí)物圖，如圖11（RC正弦振蕩電路，方波、三角波在面包板上實(shí)物圖），連好實(shí)物圖后在示波器上檢查所搭建的電路圖并觀察所得的波形如圖15（三角波振蕩電路實(shí)物在示波器上的波形） 3、觀察波形并拍照 圖14 Proteus 三角波振蕩電路圖15三角波振蕩電路實(shí)物在示波器上的波形 圖15三角波振蕩電路實(shí)物在示波器上的波形6 總結(jié)思考主要實(shí)現(xiàn)了基UA741芯片設(shè)計(jì)。本文的主要工作內(nèi)容由三個(gè)主要方面組成，一部分是有RC串并聯(lián)振蕩電路，一部分是滯回比較器運(yùn)放電路，另一部分是積分電路的設(shè)計(jì)。在本次試驗(yàn)中存在著許多的阻礙，特別是在面包板上搭建電路時(shí)，由于芯片沒(méi)有在面包板上導(dǎo)通，致使無(wú)法再示波器上觀察到波形。導(dǎo)致花費(fèi)了大量的時(shí)間來(lái)調(diào)試電路，沒(méi)有按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我們更進(jìn)一步的了解到用集成運(yùn)放組成的正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電路，還有UA741芯片的特性及其相關(guān)的功能。讓我們認(rèn)識(shí)到在此次設(shè)計(jì)電路中所存在的問(wèn)題，通過(guò)不斷的努力去解決這些問(wèn)題，解決設(shè)