正弦波三角波方波发生器设计.docx

正弦波方波角波产生电路09通信（一）班卢阳090164074李英杰090110056姚可可090110033目录1设计的目的及任务1. 1课程设计的目的(3)2. 2课程设计的任务与要求(3)3. 3课程设计的技术指标(3)2总体电路设方案3.1 正弦波发生电路的工作原理(4)3.2 正弦波转换方波电路的工作原理(5)3.3 方波转换成三角波电路的工作原理(7)3.4 总电路图(8)3单元电路设计(9)3.1 正弦波发生电路的设计(9)3.2 正弦波转换方波电路的设计(11)3.3 方波转换成三角波电路的设计(13)4电路调试或仿真(14)3.4 IPROTEL制图(14)3.5 2Multisim局部(15)5收获体会(16)6参考文献(17)一设计的目的及任务1. 1课程设计的目的：1 .掌握电子系统的一般设计方法2 .掌握模拟IC龄件的应用3 .培养综合应用所学知识来指导实践的能力4 .掌握常用元器件的识别和测试5 .熟悉常用仪表，了解电路调试的根本方法6 .培养团队合作能力1. 2课程设计任务与要求：1 .设计一个能产生正弦波、方波、三角波信号发生器，2.能同时输出一定频率一定幅度的3种波形：正弦波、方波和三角波;3.可以用±12V或±15V直流稳压电源供电；1.3课程设计的技术指标：1 .设计、组装、调试函数发生器2 .输出波形：正弦波、方波、三角波；3 .频率范围：在IO-IoooOHZ范围内可调：4,输出电压：方波Upt24V,三角波Up-p=8V,正弦波UppXV。二总体电路设方案2.1正弦波发生电路的工作原理：1.产生正弦振荡的条件：正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反应，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的根本结构是：引入正反应的反应网络和放大电路。其中：接入正反应是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反应网络；选频网络；稳幅电路个局部。2 .正弦波振荡电路的组成判断及分类：(1)放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。(2)选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。(3)正反应网络：引入正反应，使放大电路的输入信号等于其反应信号。(4)稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。3 .判断电路是否振荡。方法是：(1)是否满足相位条件，即电路是否是正反应，只有满足相位条件才可能产生振荡(2)放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否适宜；(3)是否满足幅度条件4 .正弦波振荡电路检验，假设：(DWFr那么不可能振荡；(2)R4振荡，但输出波形明显失真；卜叼产生振荡。振荡稳定后.厘二】。此种情况起振容易，振荡稳定，输出波形的失真小5.分类：按选频网扇的元件类型，把正先振荡电路分为：RC正弦波振荡电路；LC正弦波振荡电路;石英晶体正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏桥正弦波振荡电路。串并联网络在此作为选频和反应网络。它的电路图如图(1)所示：它的起.1振条件为：Rf"o它的振荡频率为：-02C它主要用于低频振荡。要想产生更/-A高频率的正弦信号，一般采用LC正弦波振荡电路。它的振荡频率为：2aZ。石英振荡器的特点是其振荡频率特别稳定，它常用于振荡频率高度稳定的的场合。图(1)2.2 正弦波转换方波电路的工作原理：在单限比拟器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。因此，虽然单限比拟器很灵敏，但是抗干扰能力差。而滞回比拟器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定的抗干扰能力。从反向输入端输入的滞回比拟器电路如图Ia所示，滞回比拟器电路中引入了正反应。从集成运放输出端的限幅电路可以看出，UO=±UZo集成运放反相输入端电位UP=UI同相输入端电位令UN=UP求出的Ul就是阀值电压，因此得出输出电压在输入电压u,等于阀值电压时是如何变化的呢？假设uI<-UT,那么UN一定小于up,因而UO=+UZ,所以uP=+UYO0只有当输入电压Ul增大到+UT,再增大一个无穷小量时，输出电压Uo才会从+UT跃变为-UT。同理，假设UI>+UT,那么UN一定大于UP,因而UO="UZ,所以UP=-UTo只有当输入电压UI减小到-UT,再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从-UT跃变为+UT。可见，UO从+UT跃变为UT和从-UT跃变为+UT的阀值电压是不同的，电压传输特性如图b)所不。从电压传输特性上可以看出，当UTVuIV+UT时,UO可能是-UT,也可能是+UT。如果Ul是从小于-UT,的值逐渐增大至卜UTVUIV+UT,那么UO应为+UT；如果Ul从大于+UT的值逐渐减小到UTVuIV+UT,那么应为-UT。曲线具有方向性，如图b)所示。实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压Uo才为土UZ。Uo在从+UT变为-UT或从-UT变为+UT的过程中，随着Ul的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比拟器中引人了正反应，加快了Uo的转换速度。例如，当UO=+UZ、uP=+UT时，只要Ul略大于+UT足以引起UO的下降，即会产生如下的正反应过程：UO的下降导致UP下降，而UP的下降又使得UO进一步下降，反应的结果使UO迅速变为一UT,从而获得较为理想的电压传输特性。本电路中该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号,其传输特性曲线如下列图所示:正弦波传输特性2.3 方波转换成三角波电路的工作原理：当输入信号为方波时，其输出信号为三角波，电路波形图如下:2.4 总电路图三单元电路设计3.1 正弦波发生电路的设计本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，其电路图如下所示RC桥式正弦振荡电路该电路Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1BH62,这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，参加非线性环节，从而使输出电压稳定。用MultisimlO.0对电路进行仿真得到下列图仿真波形3.2 正弦波转换方波电路的设计本电路中采用滞回电压比拟器将正弦波转成方波，其电路原理如下列图所示滞回电压比拟器电路原理图滞回电压比拟器原理前面有描述，不再重复。本电路中用到的稳压管为1N5759A,其稳压电压为±L7V电路中阈值电压为：lR2 fUTl= Uref-Rl + R2 R1 + R2 R2 J RlU2 Uref+ -R1 + R2本电路中UREF=0,所以 Rl Uti=-UZR1 + R2Rl + R2UZUZR1 + R2用MultisiinlO. 0对其进行仿真得到如下波形图波形仿真3.3方波转换成三角波电路的设计本电路中方波转成三角波采用积分电路，其电路原理如下列图所示积分电路图电路仿真如下列图所示电路调试或仿真4.1.PROTEL绘制原理图B封装图4.2Multisim电路仿真总电路图如下所示该电路分为三局部，第一局部为RC桥式正弦振荡电路，其功能是利用RC振荡产生特定频率的正弦波；第二局部为电压比拟器电路，其功能为将正弦波转成方波；第三局部为积分电路，其功能为利用积分电路将方波转成三角波；在正弦波产生电路中f=l(211RC),改变RC的值可以改变电路的信号频率，在电压比拟器中，改变参考电压UREP的值可以改变方波的比例。电路总体仿真图如下所示五收获体会本次实践是我们三个人第一次合作，亲身体会自己动手查资料、设计电路、仿真等过程，每个人都感觉收获很大。在实践过程中，有几次都没有成功，在我们的不断努力、不断探索、不断查资料之下，终于将电路设计成功，在成功之时心情真的是不一样！本次试验设计由李英杰同学负责Multisim仿真,卢阳同学负责protel制图，姚可可同学负责收集资料，整理设计方案，实践总结。本次设计中采用电路模块化理念，将本来非常复杂的电路分解成一个个简单的单元电路，然后设计单元电路，单元电路设计起来就简单多了。最后将每个单元电路连接起来便成了一个复杂的，具有特定功能的电路。这种设计电路的思想在设计大型电路时尤为突出，每个人只需要负责自己的一块电路，然后汇总就可以了！本次设计中遇到了不少困难，但在老师同学的帮助下、在我们自己的努力下，还是一个一个的将问题解决了！个人感觉收获最大的就是学会了设计电路的这种方法和分析问题解决问题的思想！六参考文献1 清源计算机工作室PROTEL99SE原理图与PCB及仿真2 吴显鼎模拟电子技术南开大学出版社3 蒋华琴电子技术根底实验中国计量出版社4 孙传伟Multisim10电路设计及仿真应用5 张定祥Multisim仿真与PROTEL制版接轨