模電實驗設(shè)計 正弦波 三角波 方波 轉(zhuǎn)換

1、蘇州科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告課設(shè)名稱正弦波-方波-三角波發(fā)生電路學(xué)生姓名 學(xué)號同組姓名 學(xué)號專業(yè)班級通指導(dǎo)教師葉2014蘇州科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告一、設(shè)計課題正弦波-方波-三角波發(fā)生電路二、技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計要求正弦波-方波-三角波的頻率在100HZ-20KHZ范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；正弦波-方波的輸出信號幅值為6V.三角波輸出信號幅值為0-2V連續(xù)可調(diào)正弦波失真度y蘭5%。分設(shè)計和仿真實驗兩部分分步完成.三、課程設(shè)計目的鞏固所學(xué)的相關(guān)理論知識；實踐所掌握的電子制作技能；會運(yùn)用EDA工具對所作出的理論設(shè)計進(jìn)行模擬仿真測試，進(jìn)一步完善理論 設(shè)計通過查閱手

2、冊和文獻(xiàn)資料，熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用 元器件的原則掌握模擬電路的安裝測量與調(diào)試的基本技能，熟悉電子儀器的正確使用方法, 能力分析實驗中出現(xiàn)的正?；虿徽，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨(dú)立解決調(diào)試中所發(fā)生的問 題學(xué)會撰寫課程設(shè)計報告培養(yǎng)實事求是，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴(yán)肅的工作作風(fēng).完成一個實際的電子產(chǎn)品；進(jìn)一步提高分析問題、解決問題的能力系統(tǒng)知識介紹(6)(7)(8)正弦波-方波-三角波的頻率在100HZ20KHZ范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；正弦波-方波的輸出信號幅值為6V.三角波輸出信號幅值為02V連續(xù)可調(diào)正弦波失真度y蘭5%。五、電路方案與系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方案一使用儀器及測量儀表:選用元器件（1）集成運(yùn)放

3、F007 （a741）（2）穩(wěn)壓及開關(guān)二極管（3）電阻、電容、電位器若干。測量儀表（1）直流穩(wěn)壓電源（2）示波器（3）萬用表（4）頻率計（5）交流 電壓表正弦波發(fā)生器9.2k其振蕩頻率為1kHz。若用同軸雙聯(lián)電位器代替電橋中的l.5k。電阻，或用波段 開關(guān)改變電容的數(shù)值，可以調(diào)節(jié)輸出頻率。電路的最高頻率由運(yùn)算放大器的頻率 特性決定，而低頻端要求取較大的電阻值，所以要求運(yùn)算放大器的輸入阻抗盡可 能高。穩(wěn)壓管支路中串接了 30k。電阻，該支路接在680。與3.9k。電阻之間， 主要是為了使放大器的增益變化不致太快。若使用擊穿特性較軟的穩(wěn)壓管。則可 以減小失真。失真度可達(dá)0.5%。時rF = =地I

4、）U R + + R/ jwC jwC幡饋!I寺性為r 1.1.5)川如上性為-1 I. I 一6)炒A U.4)，所以14 = 3,四、嚶.為RC串并聯(lián)選頻兩絡(luò)匹配 個電壓放大偕數(shù)等于3的放大電路就可以構(gòu)成正弦 波振藩電路,不且考虐宇I(lǐng)起振條件-所選放大電路的電上放大倍數(shù)應(yīng)略大J-3.正反饋網(wǎng)絡(luò)的反一電B Uf是同相比例運(yùn)算電路的輸入電因E要把 同相比例運(yùn)算電路作為整體堪稱電壓放大電路,它的比例系數(shù)是電壓 借 根據(jù)起振條什和帽伯平衡條件4=土 = 1+土次Rj 2 此方波發(fā)生器單限比較器中，當(dāng)輸入電壓在閥值電壓附近的微小變化,都將引起輸出電 壓的躍變,雖然很靈敏，但是它的看擾能力無。滯的比較

5、器具有滯I口I特性,因 而具有一定的抗干擾能力。2. 1電壓比較器電壓比較器是對輸入信號進(jìn)行鑒幅和比較的電路，是組成非止弦波發(fā)生電 路的基本單元電路，在測量和控制中有者相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。電壓比較器有很多種類，上要有單限比較器、滯回比較器、窗曰比較器。單限比較器就是電路只有個閥值電壓，輸入電壓逐漸增大或減小的過程 中，當(dāng)輸出達(dá)到一定得值，輸出電壓發(fā)生躍變，從高電平到低電平或從低電平到 高電平，只發(fā)生一次躍變。滯回比較器是輸入電壓從小變大過程中使輸出電壓發(fā)生躍變的閥值電壓不 等于輸入電壓從大變小過程中使輸出電壓發(fā)牛躍變的閥值電壓，但是當(dāng)輸入電壓 向單一方向變化時，輸出電壓只躍變次,和單限比較器相似。

6、窗口比較器是輸入電壓從小變大或從大變小的過程中輸出電壓產(chǎn)生兩次躍 變，窗口比較器和前,兩種比較器的區(qū)別在于：輸入電壓向單一方向變化過程中， 輸出電壓躍變兩次。從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出，集成運(yùn)放的輸入端電位Un - Uj f | |J相輸入端電位(221 )(2.2.2)n U-+-U. p &+艮令Un=U,求出的【7,就是因此御由+ uT 一十一u代十氏UT,那么仁一定小于, I大I而U = U，所以巳-+Ur .只仃當(dāng) r1fto土V輸入電壓3.增大到+U，在增大一個無窮小量時，輸入電壓U.才會從+/躍變 為-。一，同理，假設(shè)“+%,那么U定大于七，因IfUU = -U.，所以

7、up = -UT 0只有當(dāng)輸入電壓3減小到-u，再減小一個無窮小量時，輸出電壓H 才會從-V.躍變?yōu)?U.可見,U從+U.躍變?yōu)楹蛷能S變?yōu)?U,的閥值 電壓是不同的.滯I叫比較器有兩種，一種是正向的，一種是反向的，兩種比較器的工作原理 是相同的，只是正向滯回比較器是當(dāng)輸入電壓從負(fù)值增到+U時，輸出電壓從 -Uz躍變?yōu)?Uz，當(dāng)輸入電壓從正值減小到-Uy時，輸出電壓從+Uz躍變?yōu)?Uz o另外，電路還M以設(shè)計成可調(diào)式的可調(diào)式的滯回比較器由電路圖可知，可以通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)輸入電壓的閾值電壓發(fā)生方波的課程設(shè)計105QJL_D31N575811 RS2k；,由圖中可以看出,設(shè)計所用的滯I可比較器是

8、反向滯I口I比較器,由上一級電路產(chǎn)生正弦波作為方波信號的輸入。電路輸出的高電平為+ 12V,低電平為T2V,即雙向穩(wěn)壓管的電壓口閥值電壓為業(yè)，+ 土.(+12)= 心+& r2+r)+r7(231)(232)三角波發(fā)生電路3.2發(fā)生三角波的課程設(shè)計1OOkLGNDGND圖3.2. 1由方波產(chǎn)牛三角波山角波的要求負(fù)值比較低，所以在放大電路輸入端接了兩個電阻以便 進(jìn)行調(diào)試，另外,還在電容上并聯(lián)了一個阻值較小的電阻,它主要有兩個作用; 一、穩(wěn)定了電路，二、和電容協(xié)調(diào)使得輸出電壓達(dá)到所要求的幅值。由圖可得(&+Sudt(3.2.1)上式中U,為第一 一級產(chǎn)生的正弦波，U為富要產(chǎn)生的三角波。元器件清單及

9、部分簡介集成運(yùn)放F007F007現(xiàn)已發(fā)展為國際通用型741型，其外型有兩種封裝：圓型和雙排直插 式是一種高放大倍數(shù)、高輸入電阻，低輸出電阻的直接耦合式放大電路。輸入級 一般都是采用差動放大形式的電路以減小溫漂；中間級為獲得高的放大倍數(shù)，一 方面采用共射（共源）放大電路，一方面設(shè)計成有源負(fù)載；輸出級采用互補(bǔ)型跟 隨式電路，以提高帶負(fù)載能力。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的單PN結(jié)二極管。此二極管是一種直到臨 界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。在這臨界擊穿點上，反向電阻 降低到一個很少的數(shù)值，在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極 管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因為這種特性

10、，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基 準(zhǔn)元件使用。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就 可獲得更多的穩(wěn)定電壓。開關(guān)二極管有在小電流（10mA程度）使用的邏輯運(yùn)算和在數(shù)百毫安下使用的磁芯激勵 用開關(guān)二極管。小電流的開關(guān)二極管通常有點接觸型和鍵型等二極管，也有在高 溫下還可能工作的硅擴(kuò)散型、臺面型和平面型二極管。開關(guān)二極管的特長是開關(guān) 速度快。而肖特基型二極管的開關(guān)時間特短，因而是理想的開關(guān)二極管。設(shè)計所用儀器及器件QuantitDescriptionRefDesPackagTypeyePOWER SOURCES,Generi1,0GROUNDcR1, R7, R9, R11,R1

11、2,6RESISTOR, 10k。R153RESISTOR, 15k。R2, R3, R51RESISTOR, 2.2k。R4POTENTIOMETER, 10k1,R6。6DC_POWER, 12 VV1, V2, V3, V4,V5, V6 Generic2CAPACITOR, 10nFC1, C21RESISTOR, 2k。R8POTENTIOMETER, 20k2,。R10, R161RESISTOR, 100k。R131RESISTOR, 5k。R141CAPACITOR, 30nFC31POWER_SOURCES,GNDGeneriDGND1 POWER_SOURCES, VCC

12、VCCcGeneri cGeneri c1 POWER_SOURCES, VEE VEEQuantit yDescriptio nRefDesPackageTypeObsolet e2DIODE, 1N4007GPD1,D2IPC-2221A/2222DO-204ALYes4OPAMP, 741U1,U3,U2,U4IPC-2221A/2222DIP-8No1DIAC, 1N5758D3GenericCASE182-02Yes總電路圖方案二設(shè)計原理555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型 工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對

13、應(yīng)的雙定時器556/7556。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V工作， 7555可在318V工作，輸出驅(qū)動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放 電管T及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC /3和2VCC /3555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時，則電壓比 較器C1的反相輸入端的電壓為2VCC /3, C2的同相輸入端的電壓為VCC /3。 若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC /3，則比較

14、器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā) 器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3,同時TR端 的電壓大于VCC /3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0， 使輸出為0電平。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH 處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓， 當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.0川F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。

15、7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電 路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。表61 555定時器的功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能0XX0導(dǎo)誦直接清零101x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1101截止置11001截止置11110導(dǎo)誦清零555電路產(chǎn)生方波，通過RC電路得到三角波，也可以通過積分器得到三角 波，三角波到正弦波的轉(zhuǎn)化，可以通過RC電路，或者通過低通濾波器，另外頻率的調(diào)節(jié)可以通過可調(diào)電容！aE3W.nm.uii?阿謖中LWB 999L(A9=A)取中地阜(dUQS=9=V)遂中厘也C(四01 二招二而 HUOZ片0) SB(W01=0劇 WZ=V)困中厘也C（W=9H=98二網(wǎng)）L(W01二擁北9二洲機(jī)二網(wǎng))（恢 6H=8H）L4/3 8 英 PHww仿真結(jié)果低頻時，f=704.679Hz高頻時，f=26048kHz六、心得體會方案一在為時一個星期的模擬電子課程設(shè)計中我收獲頗多，見證了一份報告的形 成