方波產(chǎn)生與變換電路

課程設(shè)計課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計 設(shè)計題目：方波產(chǎn)生和波形變換電路班級： 姓名： 學號： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計時間： 2014.1.12 TOC\o"1-5"\h\z1.實驗?zāi)康?12.實驗原理 12.1總的電路圖 12.2自激振蕩產(chǎn)生正弦波 2\o"CurrentDocument"2.2.1電壓比較器-自激振蕩產(chǎn)生方波 22.2.2電路分析圖 52.2.3仿真圖及計算. 6\o"CurrentDocument"2?3方波產(chǎn)生三角波 8\o"CurrentDocument"2.3.1電路圖分析 92.3.2仿真圖及計算. 102.4三角波變?yōu)檎也?102.4.1低通濾波器 112.4.2傅里葉級數(shù) 122.4.3電路圖及分析 13\o"CurrentDocument"2.4.4仿真圖 143?總的電路圖及仿真圖. 154?課程設(shè)計中的體會. 165?參考文獻 17一?實驗?zāi)康膶W習方波、三角波發(fā)生器的設(shè)計方法。學會用multisimlO對設(shè)計的波形發(fā)生器進行仿真與分析二?實驗原理2?1總的電路圖2.2自激振蕩產(chǎn)生方波:因為矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因為產(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；因為輸出狀態(tài)應(yīng)按一定的時間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的時間。矩形波發(fā)生電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。電壓傳輸特性如圖所示。11.—Lha-/z-l 電壓傳輸特性2.2.1電壓比較器-自激振蕩產(chǎn)生方波自激振蕩原理：由反饋的一般表達式可知，負反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)如下：Af=l/(l+AF)若上面的1+AF=0,則A=無窮，此時沒有輸入信號，放大電路仍將f有一定的輸出信號，說明放大電路產(chǎn)生了自激振蕩，因此負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是1+AF=0即AF=-1；產(chǎn)生自激振蕩的條件是IAFI>=1自激振蕩電路圖如下：2.2.2電路圖分析：對方波而言：波形幅值不變，它是由穩(wěn)壓管將電壓限制在一定范圍內(nèi)，其幅值為穩(wěn)壓管的壓降+0.7V左右得到的。由圖得2.2+0.7=2.9V左右。在保證其他值不變的情況下1.R10/R4越大，延遲時間越長；周期越大R10/R4越小，延遲時間越短；周期越小R7越大，延遲時間越長；周期越大R7越小，延遲時間越短；周期越小電容C2,值越大，波形周期越小電容C2，值越大，波形周期越大對三角波而言：R10/R4越大，三角波的幅值越小，且越接離示波器的零基近準線。R10/R4越小，三角波的幅值越小，且越偏離示波器的零基準線，幅值只有負值或正值。R7越小，三角波的幅值越小，周期越大。R7越大，三角波的幅值越大，周期越小。電容C2，值越小，幅值越小，周期越大。電容C2，值越大，幅值越大，周期越小。對正弦波而言：

R10/R4越大，三角波的幅值越小，周期越大。R10/R4越小，三角波的幅值越大，周期越小。R7越小，三角波的幅值越小，周期越大。R7越大，三角波的幅值越大，周期越小。電容C2，值越小，幅值越小，周期越大。電容C2，值越大，幅值越大，周期越小。2.2.3仿真圖及計算：R亡丫亡rs亡SaveExt.Trigg亡「rTimebase Scale11ChannelA—R亡丫亡rs亡SaveExt.Trigg亡「rTimebase Scale11ChannelA—ScaleI5V/DivKpasition回|Y7TAddI引良|2|門匚；0Yposition卩DC-Cha仃□亡]E；ScalefwOmWhrYposition[o-答|Q|皿「If爭?|Nor|Au討TriggerEdge b|Exr|Level方波幅值理論值：Uom=土Uz=土2.9V

實際值如上圖：土3.089V彌Oscilloscope-XSCLReverseChanrel_AChannel_B-3.2447 "-3.^181V-23-7.430mVExt,Trigger-11171ReverseChanrel_AChannel_B-3.2447 "-3.^181V-23-7.430mVExt,Trigger-11171匸baseScalelms/bivChannelAScale：5V/bivChannelBScale|100mVjtiivTrigger- -Edge B|威1:|Kposition[o￥position(0Yposition|oLevelh[y/t"Add|B/A|A/B-ac|o|dcAC1o|dc-1rTypeSing.Nor.Auto||NeneSau亡方波震蕩周期T=2R*C*21n(l+2R/R)7 10 4理論值：T=2*10*103*109*2*ln(l+2*5*103/(25*103))=O.67ms實際值：如上圖為1.170ms其振蕩頻率為f=1/T實際值：卜0.86理論值：f-1.5方波的傅里葉級數(shù)分解:u(t)=V+竺(sin①t+1sin3ot+1sin5ot+……)2兀 0 3 0 5 0其中?=王,冬是方波信號的直流分量，竺sin①t為方波信號的0T2 兀 0基波2?3方波產(chǎn)生三角波2.3.1電路圖分析：在保證其他值不變的情況下：1.電路中C6越大，三角波形會偏離示波器的零基準線，只出現(xiàn)負的的波形或正的波形。幅值變小電路中C6越小，三角波形會接近離示波器的零基準線，出現(xiàn)正負半周的波形。幅值變大2.電路中R1越大，三角波形會偏離示波器的零基準線，只出現(xiàn)負的的波形或正的波形。幅值變小電路中R1越小，三角波形會接近離示波器的零基準線，出現(xiàn)正負半周的波形。幅值變大2.3.2仿真圖及計算：

三角波幅值Uos=土Ut三角波幅值Uos=±Ut(其中Ut=(RH-R)Uz)10 4實際值：土3.235v理論值：Ut=(5*103/25*103)*2.9=土0.58V三角波振蕩周期

T=4RRC/R10 1 6 4實際值：1.774ms理論值:T=4*5*103*5*103*4*1O9/25*103物.16ms其振蕩頻率f=R/4RRC4 10 1 6實際值：f=0.56理論值:f=6.252.4將三角波變?yōu)檎也?.4.1低通濾波器：濾波電路的實質(zhì)是“選頻”即允許某一部分的頻率的信號順利通過,而將另一部分的頻率濾掉，無源低通濾波器的缺點是：電壓放大倍數(shù)低，帶負載能力差。低通濾波器是容許低于截至頻率的信號通過，但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置。讓某一頻率以下的信號分量通過，而對該頻率以上的信號分量大大抑制的電容、電感與電阻等器件的組合裝置。一階有源低通濾波器的截止頻率為f=1/2*“*R*C。02.4.2傅里葉級數(shù)；將三角波按傅立葉級數(shù)展開可知，它含有3次諧波，5次諧波等多次諧波因此通過低通濾波器，濾掉諧波，取出基波，即可將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波，低通濾波器的通帶截止頻率應(yīng)大于三角波的基波頻率且小于三角波的3次諧波頻率將三角波按傅里葉級數(shù)展開：U=8U(sinMt-isin“t+1sin“t- )o兀2m 9 25[曲][曲]—Oscilloscope-XS'CSReverse■Tim已b^s宅Scale|SOOus/DivSaveExt.TriggerXpositionWfT必制|B伙|ChannelAChannelBTriggerScale|50V/DivScale11V/t)ivEdge *(T~[7~E|Ext|Vposition|ofposition[7.8Level '4 VAC|0|DC 農(nóng)AC|o\6c -|CTypeSing.|Nor.!Auto|None通帶截止頻率理論值：f=1R592.30 2**R*C實際值：f=L=848.1701.1792.4.3電路圖及電路的分析:

R3值越大:越接近正弦波，周期不變R3值越小:越接近三角波，周期不變電容C1改變其幅值值越大，越平滑直至為直線值越小，越接近正弦波直至為三角波2.4.4仿真圖曦OsdlIoscop&-XSC3Trigger500us^ivYposition.Z.8NoneAC0DCKposition]0F/FAdd|B/A|A/B|￥position|0AC|0|DCChannel Scale|lV/t)ivTimebaseScaleLevel|斗TypeSing?|Non!AutoTirm亡ChannelAChannel_B13.512ms-30.631VCharnelA Scale劇CiExt.Trigg亡「通帶截止頻率理論值：f= 1 =1592.3o2**R*C實際值：f=1=848.1701.1793?總的波形圖及電路圖電路圖仿真圖伊0sci11□s