電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告方波三角波波形發(fā)生器

1、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)時(shí)間： 2009年11月1日 班 級： 06級電才二班 姓 名： 報(bào)告頁數(shù)： 12 廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目 方波-三角波波形發(fā)生器 學(xué)院材能學(xué)院專業(yè)電子信息材料班 四班 學(xué)號3106008053 姓名美麗立(合作者 黃立本 號_) 成績評定_教師簽名_ 一、設(shè)計(jì)任務(wù)、要求及指標(biāo) 1二、設(shè)計(jì)目的 .1三、原理電路設(shè)計(jì) .1四、各組成部分的工作原理. 3五、電路的參數(shù)選擇及計(jì)算 .5六、電路仿真、制作與調(diào)試. 8七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與體會 11方波-三角波波形發(fā)生器一、設(shè)計(jì)任務(wù)、要求及指標(biāo)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作用分立元件和集成運(yùn)放放大器組成的能產(chǎn)生方波和三角波的波形發(fā)生器。要求

2、、指標(biāo)： 題目1、方波-三角波波形發(fā)生器：設(shè)計(jì)功能要求：1 輸出方波-三角波，頻率范圍：1hz10khz；2 輸出頻率范圍分檔設(shè)置，5檔設(shè)置；3 輸出頻率精度：1%；4 顯示輸出波形的頻率二、設(shè)計(jì)目的1掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法2掌握模擬ic器件的應(yīng)用3培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實(shí)踐的能力4掌握常用元器件的識別和測試5熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法6培養(yǎng)學(xué)生綜合電子電路知識，解決電子技術(shù)方面常見實(shí)際問題的能力，促使學(xué)生積累際電子制作經(jīng)驗(yàn)，目的在于鞏固基礎(chǔ)、注重設(shè)計(jì)、訓(xùn)練技能、追求創(chuàng)新、走向?qū)嵱谩?在教師指導(dǎo)下獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。 三、原理電路設(shè)計(jì)（1）方案比

3、較與確定 1、方案一 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1所示為由滯回比較器及簡單rc積分電路組成的方波三角波發(fā)生器。它的特點(diǎn)是線路簡單，但三角波的線性度差。主要用于產(chǎn)生方波，或?qū)θ遣ㄒ蟛桓叩膱龊稀?式中r1=r1+ rw r2=r2+ rw 方波的輸出幅值 uom =uz三角波的幅值 圖1調(diào)節(jié)電位器器rw（即改變r(jià)2r1），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，則可通過改變r(jià)f（cf）來實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)節(jié)。2、方案二 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)，則比較器輸出的方波經(jīng)積分器積分，可到三角波，三角波又觸發(fā)

4、比較器自動翻轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。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，便三角波線性大大改善。故此，選方案二，因?yàn)榉桨付玫降牟ㄐ屋^好而且電路較簡單。（2）整體電路框圖的確定 按照方案二可以得到以下的電路框架 （3）單元電路設(shè)計(jì)及元件選擇如附錄的電路圖，第一，第二個(gè)運(yùn)算器分別構(gòu)成方波和三角波電路。圖中運(yùn)算放大器u1，與電阻r2,rp1構(gòu)成同相輸入施密特觸發(fā)器（也就是遲滯比較器）。運(yùn)算放大器u2與rp3、c1、c2構(gòu)成積分電路。這兩個(gè)電路形成閉合回路。由于電容c1、c2的密勒效應(yīng)，在u2的輸出得到線性度較好的三角波輸出方波幅值為；其中為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，故輸出方波

5、的峰峰值為，這樣按照要求，穩(wěn)壓管可以選用穩(wěn)壓值大于10v的管，本電路選用型號為1n4744a的穩(wěn)壓管，它的穩(wěn)壓值是。而三角波的幅值為，為了使輸出三角波的幅值可調(diào)，這里取，則。原理框圖：由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的為方波，再經(jīng)積分器得到三角波。四、各組成部分的工作原理1、方波產(chǎn)生電路的工作原理 電路組成如右圖：它由反相輸入的滯回比較器和rc電路組成。rc回路既作為延時(shí)環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過rc充放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓uo=+uz，則同相輸入端電位up=+ut。uo通過r3對電容c正向充電。反相輸入端電位un隨時(shí)間t增長而逐漸升高，當(dāng)t趨近于無窮

6、時(shí)，un趨于+uz；但是，一旦un=+ut，再稍增大，uo就從+uz躍變?yōu)?uz，與此同時(shí)up從+ut躍變?yōu)?ut。隨后，uo又通過r3對電容c反向充電。反相輸入端電位un隨時(shí)間增長而逐漸降低，當(dāng)t趨近于無窮時(shí)，un趨于-uz；但是，一旦un=-ut，再稍減少，uo就從-uz躍變?yōu)?uz，與此同時(shí)up從-ut躍變?yōu)?ut，電容又開始正向充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。2、方波三角波產(chǎn)生電路工作原理 電路組成：如圖，當(dāng)方波發(fā)生電路的輸出電壓u01=+uz時(shí)，積分運(yùn)算電路的輸出電壓uo將線性下降；而當(dāng)uo1=-uz時(shí)，uo將線性上升。 由于存在rc電路和積分電路兩個(gè)延遲環(huán)節(jié)，在實(shí)際電路

7、中，將它們“合二為一”，即去掉方波發(fā)生電路中的rc回路，使積分運(yùn)算電路即作為延遲環(huán)節(jié)，又作為方波變?nèi)遣娐?，滯回比較器和積分運(yùn)算電路的輸出互為另一個(gè)電路的輸入。其中a1、a2構(gòu)成方波、三角波產(chǎn)生電路。運(yùn)算放大器a1，與電阻r2、r3構(gòu)成同相輸入施密特觸發(fā)器(即滯回比較器)。運(yùn)算放大器a2與r5、c構(gòu)成積分電路。二者形成閉合回路。由于電容c的米勒效應(yīng)，在a2的輸出得到線性度較好的三角波。理論計(jì)算公式：振蕩周期： 輸出方波幅度：uz為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓輸出三角波幅度：振蕩頻率：五、電路的參數(shù)選擇及計(jì)算由于輸出頻率不高，所以集成運(yùn)放選用通用型的ua741c；根據(jù)公式取r2r3 ，可使輸出方波幅度

8、等于輸出三角波幅度，我們使r2=r3=10k，這樣易于實(shí)現(xiàn)；考慮到電路的簡潔性以及可靠性，所以在這里不使用電位器。因?yàn)檩敵龇讲?三角波要求頻率范圍：1hz10khz，頻率跨度大。所以采用同時(shí)變換和 的方法來達(dá)到要求。當(dāng)=25 k, =10uf時(shí)，同理，當(dāng)=25 k, =1.0uf時(shí)，f=10hz；當(dāng)=25 k, =100nf時(shí)，f=100hz；當(dāng)=25 k, =10nf時(shí)，或當(dāng)=2.5 k, =100nf時(shí)，f=1000hz；當(dāng)=2.5 k, =10nf時(shí)，f=10khz；由于找不到25k和2.5k的電阻，所以只能取相近的24k和2.4k；r4 是穩(wěn)壓管的限流電阻，其值的大小是由所選用的穩(wěn)壓管

9、參數(shù)決定。因?yàn)榉€(wěn)壓管為120.5w ,所以取r4=1k六、電路仿真、制作與調(diào)試電路原理圖仿真如上圖所示：這里使用ewb10（即multisimv10）進(jìn)行仿真。仿真波形如下：輸出信號為1hz時(shí)，方波和三角波的波形如下：輸出信號為10hz時(shí)，方波和三角波的波形如下：輸出信號為100hz時(shí)，方波和三角波的波形如下：當(dāng)=24 k, =10nf時(shí),輸出信號為1000hz時(shí)，方波和三角波的波形如下：當(dāng)=2.4 k, =100nf時(shí),輸出信號為1000hz時(shí)，方波和三角波的波形如下：輸出信號為10khz時(shí)，方波和三角波的波形如下：5、元器件清單固定電阻：10k（5個(gè)）24k（1個(gè)）2.4k（1個(gè)）1k(一

10、個(gè))電解電容：10uf(一個(gè))1uf(一個(gè))100nf(一個(gè))10nf(一個(gè))穩(wěn)壓管：1n4744a(兩個(gè))運(yùn)放芯片：lm741(兩片)雙刀開關(guān)（一個(gè)）四刀開關(guān)（一個(gè)）七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與體會1、作品的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)自己覺得本作品的優(yōu)點(diǎn)有四個(gè)：輸出波形的頻率可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。輸出三角波的幅值可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。限流電阻可采用了變阻器，故能夠調(diào)節(jié)一定程度的波形失真程度。另外，本電路存在一定的缺點(diǎn)，方波的輸出波形的頂部出現(xiàn)小小傾斜（即失真）。2、改進(jìn)方案針對本電路的不足，自己覺得改善電路的方法是選用適當(dāng)阻值的限流電阻，性能和穩(wěn)壓值更相似的穩(wěn)壓管，另外，還可以換用更好的運(yùn)算器芯片，如高速型片lf353。3、心得體會首先學(xué)習(xí)電路的基本設(shè)計(jì)方法，使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。加深對課堂知識的理解和應(yīng)用。完成指定的設(shè)計(jì)任務(wù)，理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)現(xiàn)書本知識到工程實(shí)踐的過渡；學(xué)會設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫方法。其次，通過這次課程設(shè)計(jì)，我對仿真軟件有了一定的認(rèn)識，懂得焊接電路，更懂得如何使用萬用表我掌握了常用元件的識別和測試，熟悉了常用的儀器儀表的使用，初步了解了電路的連接和布局的方法和注意事