基于LM324的方波三角波正弦波發(fā)生器含原理圖

課程設計(論文)闡明書歐陽歌谷（.02.01）題目：方波、三角波、正弦波產(chǎn)生器院（系）：專業(yè)：學生姓名：學號：指導教師：職稱：12月5日摘要本文通過介紹一種電路的連接，實現(xiàn)函數(shù)產(chǎn)生器的基本功效。將其接入電源，并通過在顯示屏上觀察波形及數(shù)據(jù)，獲得成果。電壓比較器實現(xiàn)方波的輸出，又連接積分器獲得三角波，并通過差分放年夜器電路獲得正弦波，獲得想要的信號。NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕獲和功效強年夜的仿真，能過快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。憑借NIMultisim，你能夠立刻創(chuàng)立含有完整組件庫的電路圖，并運用0工業(yè)原則SPICE模擬器模仿電路行為。本設計就是運用Multisim軟件進行電路圖的繪制并進行仿真。核心詞：電源、波形、比較器、積分器、MultisimAbstractThispaperintroducesacircuitconnection,toachievethebasicfunctionsoffunctiongenerator.Theiraccesstopower,andthroughthedisplayofwaveformanddata,andgettheresult.Avoltagecomparatortoachieveasquarewaveoutput,inturnconnectedintegratortrianglewave,andthroughthetrianglewavesinewaveconversioncircuittoseethesinewave,thedesiredsignal.NIMultisimsoftwarecombinesintuitivecaptureandpowerfulsimulation,anquickly,easily,efficientlyforcircuitdesignandverification.WithNIMultisim,youcanimmediatelycreateacompletecomponentlibrarycircuitdiagram,andtheuseof0industrystandardSPICEsimulatortomimiccircuitbehavior.ThisdesignistheuseofMultisimsoftwareincircuitdiagramandcarryoutsimulationKeywords:power,waveform,comparator,anintegrator,aconvertercircuit,Multisim目錄1設計任務11.1電路設計任務11.2電路設計規(guī)定12正弦波、方波產(chǎn)生器的構(gòu)成12.1原理框圖12.2原理闡發(fā)12.3放年夜器功效及管腳圖23系統(tǒng)中各模塊設計23.1方波三角波正弦波23.1.1方波形仿真圖43.1.2三角波仿真電路圖以及仿真圖43.1.3正弦波仿真圖63.1.4實驗設計電路圖63.1.5實驗電路PCB圖73.1.6參數(shù)設計73.2元器件型號94電路調(diào)試104.1裝置正弦波、方波產(chǎn)生器134.2調(diào)試正弦波、方波產(chǎn)生器134.3調(diào)試成果展示134.3.1方波實驗波形圖114.3.2三角波實驗波形圖114.3.3正弦波實驗波形圖124.3.4實際電路圖及實物圖展示124.4性能指標丈量與誤差闡發(fā)135實驗總結(jié)13謝辭、參考文獻14一設計任務1.1任務設計制作一種方波三角波正弦波產(chǎn)生器。1.2規(guī)定①輸出波形頻率規(guī)模為0.02Hz~20kHz且持續(xù)可調(diào)；②正弦波幅值為±2V；③方波幅值為2V；可調(diào)。④三角波峰峰值為2V，占空比二方波三角波正弦波產(chǎn)生器的構(gòu)成2.1原理框圖2.2原理闡發(fā)函數(shù)產(chǎn)生器普通是指能自動產(chǎn)生方波、三角波、正弦涉及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。產(chǎn)生方波、三角波、正波，再通過方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過差分放年夜器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。弦波的計劃有多個，本課題介紹先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設計方法。由R、C振蕩電路、比較器產(chǎn)生方波，再通過方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過差分放年夜器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。LM324系列運算放年夜器是價格便宜的帶差動輸入功效的四運算放年夜器，可工作在單電源下，電壓規(guī)模是3.0V32V或+16V.典范值為+12V，本設計采用典范值。2.3放年夜器功效及管腳圖LM324引腳圖（管腳圖）三系統(tǒng)中各模塊設計3.1方波三角波正弦波由模電知識我們懂得，將一組矩形波經(jīng)積分電路會獲得良好的三角波，因此本設計采用前置矩形波產(chǎn)生電路，然后對所獲得的矩形波進行積分電路積分，最后輸出三角波。矩形波產(chǎn)生電路實際是由一種滯回比較器和一種RC充放電回路構(gòu)成，如圖一所示。圖：電路仿真原理圖其中R1、R10與集成運放構(gòu)成滯回比較器，電阻R4和電容C構(gòu)成充放電回路，穩(wěn)壓管D3、D4和電阻R3的作用是鉗位，將滯回比較器輸出電壓穩(wěn)定在正負Uz。在方波產(chǎn)生電路中，運用二極管的單項導電性是電容正向和反向充電的通路不合，從而使它們時間常數(shù)不合，即能夠修改輸出電壓的占空比，再通過積分就能夠獲得占空比可調(diào)的三角波，如圖所示，圖中電位器和兩個二極管的作用是將電容和放電的回路分隔，調(diào)節(jié)充電和放電兩個時間常數(shù)的比例。如果將電位器向下滑動，則充電時間常數(shù)減小，放電時間常數(shù)增年夜，于是輸出端為高電平的時間縮短，低電平的時間增加。將上述的矩形波產(chǎn)生電路的輸出端與積分電路的輸入端連接即可獲得占空比可調(diào)的的三角波產(chǎn)生電路。3.1.1下圖為方波仿真圖：將方波產(chǎn)生電路和積分電路連接起來就能夠?qū)⒎讲ㄞD(zhuǎn)換為占空比可調(diào)的三角波。3.1.2三角波仿真電路圖以及得出的三角波形仿真圖：3.1.3正弦波波形仿真圖實驗設計電路圖及實驗PCB電路圖：3.1.6參數(shù)設計（1）輸出幅度由圖可知，穩(wěn)壓管兩端電壓為UZ，積分電路的輸出電壓Uo往正標的目的線性增加，此時U+也隨著增加，當增加至U+=U=0時，滯回比較器的輸出電壓UO1產(chǎn)生跳變，而產(chǎn)生跳變時的UO值是使三角波的最年夜值Uom。將條件UO1=UZ,U+=0和Uo=Uom代入下式可得：0=EQEQ\F(R1,R1+R2)(Uz)+EQ\F(R2,R1+R2)Uom可解的三角波的輸出幅度為:Uom=EQ\F(R1,R2)Uz(2)占空比當無視二極管的導通電阻時經(jīng)闡發(fā)可知：T1=(R6+R10)C㏑(1+EQEQ\F(2R1,R2))T2=(R6+R9)C㏑(1+EQEQ\F(2R1,R2))輸出波形的震蕩周期為：T=T1+T2=(2R6+R8)C㏑(1+EQ\F(2R1,R2))占空比為：D=EQ\F(T1,T)=EQ\F(R6+R10,2R6+R8)取R1=R2=1K，限流電阻R3=5K輸出波形的震蕩周期為：T=T1+T2=(2R6+R8)C㏑(1+EQ\F(2R1,R2))當0.02hz<<F<<20hz時，取C1=1uf，R4=0.01K，R5為100K3.2元器件型號采用下圖所示電路，其中運算放年夜器A1和A2用LM324，穩(wěn)壓管用IN4735，由于，輸出波形幅度有電位器R7調(diào)節(jié)，因此可使供電電源VCC=12V,VEE=12V四電路調(diào)試4.1裝置方波三角波正弦波產(chǎn)生器電路1.把一塊LM324集成塊拔出面包板，注意規(guī)劃；2.分辨把各電阻放入適宜位置，還要注意阻值的年夜小；3.按圖接線，注意直流源的正負及接地端。4.2調(diào)試方波三角波正弦波產(chǎn)生器電路1.接入電源后，用示波器進行雙蹤觀察；2.調(diào)節(jié)R7，使三角波的幅值滿足指標規(guī)定；3.調(diào)節(jié)R5，微調(diào)波形的頻率；4.觀察示波器，使各指標達成；注意：電路先產(chǎn)生方波，通過積分電路再產(chǎn)生三角波，因此能夠先裝置方波產(chǎn)生器，再裝置積分電路，需要注意的是，裝置電位器之前，要先將其調(diào)節(jié)到設計值，否則可能會不起振。裝置電位器的時候要注意三個管腳的接入。調(diào)節(jié)電位器R5能夠調(diào)節(jié)三角波的占空比，即使頻率會同時修改，但修改的不年夜。微調(diào)R5時輸出頻率在對應波段內(nèi)持續(xù)可變。調(diào)節(jié)R7能夠調(diào)節(jié)輸出波的幅值，使三角波的幅度滿足設計指標規(guī)定。經(jīng)面包板調(diào)試沒有問題后在用DXP畫好PCB，再把電路板做出來，裝置、調(diào)試、測試及統(tǒng)計數(shù)據(jù)等等即可。4.3調(diào)試成果展示4.3.1圖1為方波成果展示圖14.3.2圖2是三角波成果展示圖24.3.3圖3是正弦波成果展示圖34.3.4實物圖展示4.4性能指標丈量與誤差闡發(fā)①波形不穩(wěn)準時，可能是電路在裝置的時候接觸不良，可加固焊點。如果電源不穩(wěn)定，紋波過年夜，則可加旁路電容使波形穩(wěn)定②方波的上升時間重要受放年夜器轉(zhuǎn)換速率的限制，如果輸出頻率太高，可介入加速電容，普通加速電容取幾十皮法。實驗總結(jié)這次課程設計讓我感到頗深。從選擇這個課題后，我在設計、焊接、調(diào)試等過程中就碰到多個各樣的問題，為解決這些問題，我們運用多個途徑查找資料。首先碰到課設規(guī)定呈現(xiàn)問題時，我進行多個測驗考試，多個設計計劃，最先做的板子不適宜課設規(guī)定，調(diào)試的不睬想，最后，在同窗的幫忙下，最后把電路圖改了，最后勝利完畢了這次課設，在碰到問題的時候不再是保持，而是主動想方法解決，在這點我覺得我進步了。另首先是在焊接過程，在沒有想好走線的時候就盲目入手焊接，成果造成短路，吸取第一次教訓，第二塊板子在我們的規(guī)劃下順利焊接完了，在這個過程中，能夠看出我們做事情還是毛毛躁躁的，沒有縝密的計劃就入手，但是我們還是很有耐心的把第二塊板子焊完了。成果令我很興奮，調(diào)試出了較好的波形。通過這次課設讓我對低頻電子線路有了進一步的認識，在設計方面掌握了以前書上沒有的知識，在電路焊接方面也有了提高，理解如何走線，如何焊接，以及學會了解決焊接過程中碰到的某些問題。總之，這次課設讓我從理論上，入手能力上都有了一定的提高。謝辭通過認真完本錢次課程設計，使得我加強了對有關(guān)高頻電子電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子電路理論知識的理解和認知。對高頻電子電路方面，對信號的調(diào)制與解調(diào)有了實際應用的理解，通過親自入手調(diào)試實際電路，加年夜了對這方面知識的掌握度。對模擬電子技術(shù)方面，特別是在A/D和D/A的知識方面，又有了進一步的深刻認知。對數(shù)字電路方面，加強了對基本的門電路的互相轉(zhuǎn)化實際應用能力，深刻理解了lm324n芯片，并根據(jù)實際應用于實踐中。在此過程中，我收獲的不僅僅是知識，也收獲了與人合作和互相討論之間帶來的高效率。借此，我也