方波-三角波发生器设计报告.doc

电子工程学院课外学分设计报告题目:方波三角波函数发生器 姓 名： 学 号： 专 业： 通信工程 实 验 室： 开放实验室 班 级： A1011 设计时间： 2011年 月 日 年 月 日评定成绩： 审阅教师： 陈燕芳 目 录一、专业综合设计任务22.1 设计目的22.2设计任务32.3课程设计的要求及技术指标3二、方案设计及论证31滞回电压比较器32方波三角波发生器43方波三角波发生器的设计6三、实验元器件清单6四、实验的实现与测试61滞回电压比较器直流传递特性的测定62方波三角波发生器实现7五、实验注意事项7六、实验总结及心得8七、关于实验的思考9一、专业综合设计任务2.1 设计目的 1. 学习由运算放大器组成的方波三角波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。2掌握方波三角波发生电路的分析、设计和调试方法。3能用平时PSpice批侧分析振荡电路。2.2设计任务 设计方波三角波函数信号发生器2.3课程设计的要求及技术指标1、设计、组装、调试函数发生器2、输出波形：、方波、三角波；3、要有稳定的输出波形。4、频率范围： 100HZ1kHZ, 1HZ10kHZ；输出电压： 方波VP-P24V , 三角波VP-P6V；波形特性： 方波投入tr30s(1KHZ ,最大输出时)，三角波2注明：本次实验为多人合作，分工明确，本人负责电路的分析和调试。二、方案设计及论证1滞回电压比较器图10-1为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，R2和R1构成正反馈，运算放大器当upun时工作在正饱和区，而当unup时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压uin小于某一负值电压时，输出电压uo= -UZ；当输入电压uin大于某一电压时，uo= +UZ。运算放大器在两个饱和区翻转时up=un=0，由此可确定出翻转时的输入电压。up用uin和uo表示，有根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压Uth称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图10-2所示。设输入电压初始值小于-Uth，此时uo= -UZ ；增大uin，当uin=Uth时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小uin ，当uin= -Uth时，运放则开始进入负饱和区。 图10-1 滞回电压比较器 图10-2 滞回电压比较器的直流传递特性如果给图10-1所示电路输入三角波电压，其幅值大于Uth ，设t = 0时，uo= -UZ 其输出波形如图10-3所示。可见，输出为方波。图10-3 输入为三角波时滞回电压比较器的输出波形2方波三角波发生器给图10-1所示的滞回电压比较器级联一积分器，再将积分器的输出作为比较器的输入，如图10-4所示。由于积分器可将方波变为三角波，而比较器的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，图10-4电路的输出电压uo1为方波，uo2为三角波，如图10-5所示。下面分析其振荡周期。图10-4 方波三角波发生器积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半，由积分器关系式或注意到，故振荡频率则为图10-5 方波三角波发生器的输出波形3方波三角波发生器的设计 （1）双稳压二极管的稳定电压根据方波幅值选取，电阻R3根据双稳压二极管的最大电流确定。 （2）电阻R1和R2根据三角波的幅值确定。（3）电阻R和电容C则根据振荡频率要求确定，电容C的值不宜太大，以减小积分误差。三、实验元器件清单双路直流稳压电源1台示波器1台数字多用表1只运算放大器 LM324或LM3482片稳压二极管 2DW2302只电阻 4.3 k、20k、10k、2k各1只电容 0.1 mF1只四、实验的实现与测试“方波三角波发生器”实验包括滞回电压比较器直流传递特性的测定及方波三角波发生器的实现。 1滞回电压比较器直流传递特性的测定按图10-6接线（电路图特写），R1=10k、R2=20k、R3=4.3k,R=2kUZ6V、U+= +15V，U-= -15V，最后在面包板上形成这样的电路(电路连线镜头)。给比较器加一适当频率和幅值的正弦电压，用示波器观察并记录传递特性和输出波形，并测定阈值电压。 (a) (b)图10-6 (a) 滞回电压比较器 (b) 2DW230稳压二极管的封装2方波三角波发生器实现按图10-7接线（电路图特写），用示波器观察uo1和 uo2的波形，其中uo1为方波，uo2为三角波。最后要求测出其幅值和频率。图10-7 方波三角波发生器产生三角波五、实验注意事项1接线前用数字多用表测量电阻、电容参数，并作好记录。2观察振荡波形时，注意两个输出电压的相位关系。3. 运算放大器的电源线、地线切勿接错，否则容易损坏集成片。4运算放大器LM324/ LM348的封装图与技术参数请预习有关附录。六、实验总结及心得产生方波产生三角波1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和其他类型的各种电路原理。通过对他们的比较和认识，我找到了简单、正确的方法。2、通过对电路条件的限制，要求我们能更深次地理解各种器件的原理及使用规则，对具体的情况做到正确的判断，提高了我们对书本知识的掌握，也把我们从理论水平提高到实践水平。3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。4、在对各种方案进行排查时，我们才了解到我们现在的知识水平还很有限，需要我们自己拓展，要多看一些关于其他类型的不同的见解。 5、尽管课程设计是在期末才开始，我们的教材学习完毕，掌握许多知识，但是还有很多地方理解领悟不到位，由于对电路相关章节未能掌握以致用到秒脉冲产生电路无法自行设计，只得参考其他文献，在EWB中试行操作，逐步摸索。彻悟学海无涯只有苦来作舟，学无止境只有书来作伴。6、从理论到实践，在整整一个学期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 7、这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，都是很难弄懂的，但我都更加认真的去做，这样才可以不断地提高自己。七、关于实验的思考1会分析比较器和方波三角波发生器。2根据电路参数计算出比较器的阈值电压、方波三角波发生器的振荡周期和频率。3说明图10-7所示电路中两个运算放大器的工作区域，实验中如何用多用表定性判断运算放大器是否损坏。1)其他形式滞回比较器的实现。2)锯齿波发生器的实现。参考文献：【1】交流电机的多回路理论J高景德，王祥珩清华大学学报，1987，27(1)：1-8【2】物理学M竺可桢北京：科学出版社，19731-3.【3】电子技术基础*数字部分 ，康华光，第五版【4】电子技术课程设计指导 ，彭介华 ，高等教育出版社出版【5】模拟电子技术基础 ，徐晓夏，清华大学出版社