方波三角波波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、電子技能拓展與創(chuàng)新 方波三角波電路 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 院 系： 時(shí) 間： 目錄摘要-2關(guān)鍵詞-2一 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求-2 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)-2二 電路設(shè)計(jì)-2 2.1 方案設(shè)計(jì)與論證-2 2.2 電路設(shè)計(jì)原理-3 2.2.1 電路原理框圖-3 2.2.2 單元電路設(shè)計(jì)與計(jì)算說明-3 2.3 原理圖-4 2.3.1 總體原理圖-4 2.3.2仿真調(diào)試，仿真圖-4 2.4 元器件選擇與驗(yàn)證器材-4 2.4.1元器件選擇-4 2.4.2 lm7324管腳排列-5三 制作與調(diào)試-53.1 電路的裝調(diào)-5四調(diào)試結(jié)論與誤差分析-64.1調(diào)試結(jié)論-64.2 誤差分析-6五 設(shè)計(jì)心得-7六 參考文獻(xiàn)-

2、7 方波-三角波發(fā)生電路摘要：本設(shè)計(jì)介紹了波形發(fā)生器的制作和設(shè)計(jì)過程,并根據(jù)輸出波形特性研究該電路的可行性。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種能產(chǎn)生方波-三角波的模塊電路,包括了原理圖和pcb圖。該電路有主要由積分器、比較器、lm741集成運(yùn)算放大器，通過用雙蹤示波器來確定各種波形的幅值及可調(diào)頻率的上限和下限。 重點(diǎn)闡述了發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理，分析了單元電路的制作和工作過程并進(jìn)行了調(diào)試，調(diào)試結(jié)果表明設(shè)計(jì)的電路是可行的。關(guān)鍵詞：方波、三角波、積分器、比較器一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)制造能產(chǎn)生方波、三角波的波形發(fā)生器二、電路設(shè)計(jì)2.1 方案設(shè)計(jì)與論證產(chǎn)生方波、三角波的方案有多種，本次實(shí)驗(yàn)主要采

3、用由電壓比較器和積分器同時(shí)產(chǎn)生方波和三角波。其中電壓比較器產(chǎn)生方波，對(duì)其輸出波形進(jìn)行一次積分產(chǎn)生三角波。該電路的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的：1、線性良好、穩(wěn)定性好；2、頻率易調(diào)，在幾個(gè)數(shù)量級(jí)的頻帶范圍內(nèi)，可以方便地連續(xù)地改變頻率，而且頻率改變時(shí)，幅度恒定不變；3、三角波和方波在半周期內(nèi)是時(shí)間的線性函數(shù)，易于變換其他波形。2.2 電路設(shè)計(jì)原理rc振蕩電路方波發(fā)生三角波產(chǎn)生比較電路積分電路 方波-三角波發(fā)生電路組成框 2.2.2單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、方波產(chǎn)生電路因?yàn)榉讲妷褐挥袃煞N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。它由反相輸入的滯回比較器和rc電路組成。rc回路既作為延遲環(huán)

4、節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過rc充、放電實(shí)現(xiàn)使輸出狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換。 圖1 方波發(fā)生電路圖 圖 2 三角波發(fā)生電路 2、三角波發(fā)生電路三角波電路波形可以通過積分電路實(shí)現(xiàn)，把方波電壓作為積分運(yùn)算電路的輸入，在積分運(yùn)算電路的輸出就得到了三角波。 3、參數(shù)計(jì)算 方波周期、頻率計(jì)算：t=2rcln(1+2r1/r2) f=1/t副值：ut=r1/(r1+r2) *uz 三角波副值：ut=uz*r1/r2周期、頻率計(jì)算：t=4*r1*r4*c/r2 f=r2/(4*r1*r4*c)2.3原理圖2.3.1總原理圖 圖3 電路原理圖2.3.2仿真調(diào)試 仿真圖2.4元器件選擇與驗(yàn)證器材 2.4.1 元

5、器件選擇 序號(hào)符號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格件數(shù)1 ic1ic2運(yùn)算放大器lm324 12vz雙向穩(wěn)壓管2dw7 13r1r3 電阻10k,1/4w 24r3 電阻20k,1/4w 15r4 電阻5k,1/4w 26r5r6 電阻10k,1/4w 27 c 電容器 0.1uf/25v 18晶體管毫伏表 29 雙蹤示波器 1臺(tái)1 0通用版 111直流穩(wěn)壓電源 112萬用表 12.4.2 集成運(yùn)算放大器lm324管腳圖三、制作與調(diào)試制作和調(diào)試是最容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的環(huán)節(jié)，因此在制作和調(diào)試時(shí)我們一定要有條不紊，認(rèn)真仔細(xì)的做好每一步工作。3.1電路的裝調(diào)由于電壓比較器與積分器組成正反饋閉環(huán)電路，同時(shí)輸出方波與三角波，故

6、這兩個(gè)單元電路可以同時(shí)安裝。需要注意的是，安裝電位器之前要將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，否則電路可能會(huì)不起振。如果電路接線正確，則在接通電源后，比較器的輸出vo1為方波，積分器的輸出vo2為三角波，微調(diào)前級(jí)電位器，使方波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，調(diào)節(jié)后一級(jí)的電位器，則輸出頻率可調(diào)。元器件的選擇是高性能放大的保證，在實(shí)際連線與焊接過程中，運(yùn)放的參數(shù)必須盡可能相同，因此選用了帶4集成運(yùn)算放大器的lm741。同時(shí)為了提高共模抑制比和精確增益調(diào)控，運(yùn)放輸入端電阻必須精確匹配。按設(shè)計(jì)圖安裝好電路，穩(wěn)壓電源輸出的+15v電壓接到集成運(yùn)放741的7腳，-15v接到集成運(yùn)放741的4腳，示波器的ch1接uo1，ch2接

7、uo2，調(diào)整各電位器，使方波、三角波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。四、調(diào)試結(jié)論與誤差分析4.1 調(diào)試結(jié)論：完成實(shí)物圖，然后使用雙蹤示波器測(cè)量驗(yàn)證，觀察輸出波形、幅值、頻率參數(shù)是否符合要求，并記錄數(shù)據(jù)。（1） 仿真調(diào)試輸出波形 （2） 調(diào)試輸出波形方波v01 三角波vo2 0（3）數(shù)據(jù)記錄測(cè)量項(xiàng)目頻率方波幅值三角波幅值£min£max指標(biāo)值200hz2khz15v20v實(shí)際測(cè)量值192.3hz2.193khz13.6v20v由于所有信號(hào)產(chǎn)生的頻率都與方波和三角波產(chǎn)生模塊所設(shè)置的頻率一致，故所有產(chǎn)生的波信的頻率都可以有所保證。此電路設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。從數(shù)據(jù)紀(jì)錄中可以看出存在誤差頻

8、率最小值誤差: 200hz - 192.3hz = 7.7hz； 最大值誤差： 2.193k 2k = 0.193k方波幅值誤差：15v 13.6v = 1.4v三角波幅值誤差：20v 20v = 0v 4.2 誤差分析在ewb仿真試驗(yàn)與實(shí)際中有差別。根據(jù)前面所提方案的要求，調(diào)試過程主要集中在模擬電子電路部分。放大電路產(chǎn)生誤差的原因很多，一般有：運(yùn)放的輸入偏置電流、失調(diào)電壓和失調(diào)電流及其溫漂；電阻器的實(shí)際阻值與標(biāo)稱值的誤差，且溫度變化；另外，電源和信號(hào)源的內(nèi)阻及電壓變化、干擾和噪聲都會(huì)造成誤差。五 設(shè)計(jì)心得 通過這次對(duì)波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于波形發(fā)生器的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真，仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，在?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樵骷旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，