基于LM324的方波三角波正弦波發(fā)生器含原理圖

課程設(shè)計(jì)(論文)闡明書(shū)歐陽(yáng)歌谷（.02.01）題目：方波、三角波、正弦波產(chǎn)生器院（系）：專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱：12月5日摘要本文通過(guò)介紹一種電路的連接，實(shí)現(xiàn)函數(shù)產(chǎn)生器的基本功效。將其接入電源，并通過(guò)在顯示屏上觀察波形及數(shù)據(jù)，獲得成果。電壓比較器實(shí)現(xiàn)方波的輸出，又連接積分器獲得三角波，并通過(guò)差分放年夜器電路獲得正弦波，獲得想要的信號(hào)。NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕獲和功效強(qiáng)年夜的仿真，能過(guò)快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NIMultisim，你能夠立刻創(chuàng)立含有完整組件庫(kù)的電路圖，并運(yùn)用0工業(yè)原則SPICE模擬器模仿電路行為。本設(shè)計(jì)就是運(yùn)用Multisim軟件進(jìn)行電路圖的繪制并進(jìn)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(shè)計(jì)任務(wù)11.1電路設(shè)計(jì)任務(wù)11.2電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖63.1.5實(shí)驗(yàn)電路PCB圖73.1.6參數(shù)設(shè)計(jì)73.2元器件型號(hào)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(shí)驗(yàn)波形圖114.3.2三角波實(shí)驗(yàn)波形圖114.3.3正弦波實(shí)驗(yàn)波形圖124.3.4實(shí)際電路圖及實(shí)物圖展示124.4性能指標(biāo)丈量與誤差闡發(fā)135實(shí)驗(yàn)總結(jié)13謝辭、參考文獻(xiàn)14一設(shè)計(jì)任務(wù)1.1任務(wù)設(shè)計(jì)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(dòng)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(guò)方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過(guò)差分放年夜器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。弦波的計(jì)劃有多個(gè)，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(shè)計(jì)方法。由R、C振蕩電路、比較器產(chǎn)生方波，再通過(guò)方波轉(zhuǎn)換為三角波，最后通過(guò)差分放年夜器將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。LM324系列運(yùn)算放年夜器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功效的四運(yùn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)3.1方波三角波正弦波由模電知識(shí)我們懂得，將一組矩形波經(jīng)積分電路會(huì)獲得良好的三角波，因此本設(shè)計(jì)采用前置矩形波產(chǎn)生電路，然后對(duì)所獲得的矩形波進(jìn)行積分電路積分，最后輸出三角波。矩形波產(chǎn)生電路實(shí)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(yùn)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(fù)Uz。在方波產(chǎn)生電路中，運(yùn)用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性是電容正向和反向充電的通路不合，從而使它們時(shí)間常數(shù)不合，即能夠修改輸出電壓的占空比，再通過(guò)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(gè)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(gè)時(shí)間常數(shù)的比例。如果將電位器向下滑動(dòng)，則充電時(shí)間常數(shù)減小，放電時(shí)間常數(shù)增年夜，于是輸出端為高電平的時(shí)間縮短，低電平的時(shí)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(lái)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖及實(shí)驗(yàn)PCB電路圖：3.1.6參數(shù)設(shè)計(jì)（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(biāo)的目的線性增加，此時(shí)U+也隨著增加，當(dāng)增加至U+=U=0時(shí)，滯回比較器的輸出電壓UO1產(chǎn)生跳變，而產(chǎn)生跳變時(shí)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(dāng)無(wú)視二極管的導(dǎo)通電阻時(shí)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(dāng)0.02hz<<F<<20hz時(shí)，取C1=1uf，R4=0.01K，R5為100K3.2元器件型號(hào)采用下圖所示電路，其中運(yùn)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??；3.按圖接線，注意直流源的正負(fù)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(jìn)行雙蹤觀察；2.調(diào)節(jié)R7，使三角波的幅值滿足指標(biāo)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(biāo)達(dá)成；注意：電路先產(chǎn)生方波，通過(guò)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(shè)計(jì)值，否則可能會(huì)不起振。裝置電位器的時(shí)候要注意三個(gè)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(huì)同時(shí)修改，但修改的不年夜。微調(diào)R5時(shí)輸出頻率在對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定。經(jīng)面包板調(diào)試沒(méi)有問(wèn)題后在用DXP畫(huà)好PCB，再把電路板做出來(lái)，裝置、調(diào)試、測(cè)試及統(tǒng)計(jì)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(shí)物圖展示4.4性能指標(biāo)丈量與誤差闡發(fā)①波形不穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)，可能是電路在裝置的時(shí)候接觸不良，可加固焊點(diǎn)。如果電源不穩(wěn)定，紋波過(guò)年夜，則可加旁路電容使波形穩(wěn)定②方波的上升時(shí)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(shí)驗(yàn)總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)讓我感到頗深。從選擇這個(gè)課題后，我在設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試等過(guò)程中就碰到多個(gè)各樣的問(wèn)題，為解決這些問(wèn)題，我們運(yùn)用多個(gè)途徑查找資料。首先碰到課設(shè)規(guī)定呈現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，我進(jìn)行多個(gè)測(cè)驗(yàn)考試，多個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)劃，最先做的板子不適宜課設(shè)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(shè)，在碰到問(wèn)題的時(shí)候不再是保持，而是主動(dòng)想方法解決，在這點(diǎn)我覺(jué)得我進(jìn)步了。另首先是在焊接過(guò)程，在沒(méi)有想好走線的時(shí)候就盲目入手焊接，成果造成短路，吸取第一次教訓(xùn)，第二塊板子在我們的規(guī)劃下順利焊接完了，在這個(gè)過(guò)程中，能夠看出我們做事情還是毛毛躁躁的，沒(méi)有縝密的計(jì)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(guò)這次課設(shè)讓我對(duì)低頻電子線路有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)方面掌握了以前書(shū)上沒(méi)有的知識(shí)，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(xué)會(huì)了解決焊接過(guò)程中碰到的某些問(wèn)題?？傊@次課設(shè)讓我從理論上，入手能力上都有了一定的提高。謝辭通過(guò)認(rèn)真完本錢次課程設(shè)計(jì)，使得我加強(qiáng)了對(duì)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(shí)的理解和認(rèn)知。對(duì)高頻電子電路方面，對(duì)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)有了實(shí)際應(yīng)用的理解，通過(guò)親自入手調(diào)試實(shí)際電路，加年夜了對(duì)這方面知識(shí)的掌握度。對(duì)模擬電子技術(shù)方面，特別是在A/D和D/A的知識(shí)方面，又有了進(jìn)一步的深刻認(rèn)知。對(duì)數(shù)字電路方面，加強(qiáng)了對(duì)基本的門電路的互相轉(zhuǎn)化實(shí)際應(yīng)用能力，深刻理解了lm324n芯片，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用于實(shí)踐中。在此過(guò)程中，我收獲的不僅僅是知識(shí)，也收獲了與人合作和互相討論之間帶來(lái)的高效率。借此，我也