三,三角波、方波、正弦波

波形發(fā)生電路的設(shè)計一、課題：波形發(fā)生電路二、 主要技術(shù)指標(biāo)：能輸出正弦波、方波、三角波。正弦波Vpp=10V,f=160HZ;方波Vpp=6V,f=160HZ;三角波Vpp=4V,f=160HZ;方波Vpp=6V,f=160HZ。三、 方案論證及選擇：（1） 方波：方波產(chǎn)生電路是一種能夠直接產(chǎn)生方波或矩形波的非正弦信號發(fā)生電路。由于方波包含了極豐富的諧波，因此，這種電路又成為多諧振蕩電路。這是在遲滯比較器的基礎(chǔ)上連了一個積分電路，把輸出電壓經(jīng)Rf,C反饋到集成運放的反向端。在運放的輸出端引入限流電阻R和兩個背靠背的穩(wěn)壓管就組成了一個雙向方波發(fā)生的電路。（2） 三角波：三角波產(chǎn)生電路主要是積分電路的正向和反向充放電時間常數(shù)相等。即與鋸齒波產(chǎn)生的差別。積分電路利用虛地的概念，電容C存在的漏電流也是產(chǎn)生誤差的原因之一，選用泄漏電阻大的電容器可減少這種誤差。（3） 正弦波：從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩電路就是一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。振幅平衡和相位平衡是正弦波振蕩電路產(chǎn)生持續(xù)振蕩的兩個條件。四、系統(tǒng)組成框圖:選頻網(wǎng)絡(luò)一 反饋網(wǎng)絡(luò) —> 放大部分產(chǎn)生三角波 產(chǎn)生方波 產(chǎn)生正弦波積分電路部分—電壓比較部分 圖系統(tǒng)由三個相對獨立的分模塊組成。首先由選頻網(wǎng)絡(luò)選出電路的噪音中頻率，符合選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率特性的一支通過放大然后輸出正弦波。正弦波輸出后，以該信號做為信號源作為下一級的輸入，從而輸出方波。同理，方波輸入下一級積分電路中經(jīng)過積分電路積分產(chǎn)生三角波。五、單元電路設(shè)計及說明：正弦波信號產(chǎn)生單元：下圖電路為橋式振蕩電路。該電路由三部分組成，即放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)。其選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率特性如下：1=r+j?c1+j?crj?cj?cr1=r+j?c1+j?crj?cj?cr1+j?c反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為vZ cZ+Z12j^cR1+3jtocR+（j?cR）2由此可得RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻響應(yīng)即相頻響應(yīng)為32+j（竺-2）（一0）=一arctan—o—3由上兩式知當(dāng)o12兀rc時，幅頻響應(yīng)的幅值為最大，即Fmax1Fmax1相應(yīng)的相頻響應(yīng)的相位角為零，即申f=0；此時輸出電壓的幅值最大，并且輸出電壓為輸入電壓的3倍。同時輸出電壓與輸入電壓同相。該電路的工作原理為：

XSC1在3=叫二1rc時，經(jīng)RC選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\放同相端的電壓V與0 fV同相，即有申f二0這樣，放大電路和由Z和Z組成的反饋網(wǎng)絡(luò)剛O 1 2好形成正反饋系統(tǒng)，可以滿足相位平衡條件，因此可能產(chǎn)生振蕩。即當(dāng)R選取適當(dāng)時使得運放反相放大端電壓為輸出電壓的三分之一。當(dāng)5電路接通時由于噪音存在，在眾多聲頻支中存在3=叫二1rc這么一支。經(jīng)過運放放大后，反饋網(wǎng)絡(luò)反饋回信號恰好等于輸入電壓使電路達(dá)到自激和穩(wěn)定。方波信號產(chǎn)生單元：R25?1k7kVEER25?1k7kVEE741-15VR10

3k第一級反饋放大電路輸入端為反相放大輸入端。當(dāng)輸入信號

電壓大于同相輸入端的電壓時，第一個運放輸出低電平，反之則

輸出高電平。此輸出電壓輸入下一運放進(jìn)行電壓比較從而輸出方波。三角波信號產(chǎn)生單元:三角波產(chǎn)生電路為一積分電路。如圖:VCC15VVEEC3-15VHI—-VCC15VVEEC3-15VHI—-運放輸出端和輸入端v=v，當(dāng)電NP路接上電源并有輸入信號存在時V對電容充電則運放的輸出端VIO0.47uF上圖各量表達(dá)式如下:v二一 上圖各量表達(dá)式如下:v二一 Jvdt;0RCiv vv? =-—Ft；0RC t當(dāng)輸入信號V當(dāng)輸入信號V］為正時，輸出與輸入成負(fù)相關(guān);當(dāng)其為負(fù)時，輸出與輸入為正相關(guān)。從而輸出三角波。六、總體電路圖:第一個單元產(chǎn)生的正弦波頻率為f二—;2兀rc'其幅值約為2v。若要調(diào)節(jié)其頻率須同時調(diào)節(jié)選頻網(wǎng)絡(luò)的兩個電阻并且必須保證其阻值相等。第二個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生方波頻率與上一信號相同。連用兩個運放是為使輸出方波波形跟加穩(wěn)定其輸出幅值約為電源電壓。第三部分為三角波產(chǎn)生電路。其中電阻和電容選的足夠大，使得電容沖放電時間足夠長（大于輸入電壓的半周期）。這樣當(dāng)電容還未沖滿電時，電壓突變電容又開始放電。從而輸出有尖蜂的三角波。

七、元器件清單:1.電阻：①5K2個；②15K3個;③5.1K2個;④6.8K1個電容：0.1yf2個；0.47uf1個；LM324 1片；1N4148 2個;穩(wěn)壓管2個；電位器：50K 1個；6?細(xì)導(dǎo)線若干；7.焊錫絲若干。八、 調(diào)試過程及測試結(jié)果：（一）調(diào)試步驟：按圖五焊接好電路，并檢查確認(rèn)無誤后接通電源；將正弦波輸出端口與示波器相接，觀察并調(diào)出正確的波形，并記錄周期；將方波輸出端與示波器相連，觀察并調(diào)出正確波形，記錄周期;將三角波輸出端與示波器相連，觀察并調(diào)出正確波形，記錄周期；分別將三種波形中的兩路接如雙蹤示波器，觀察其波形、周期、相位這些波形特性的異同。（二）調(diào)試結(jié)果：正弦波顯示正常波形V=28.5v,f=150.6HZ，與實驗要求有出入。方波調(diào)試輸出方波波形很穩(wěn)