1、（封面）天津理工大學中環信息學院電子技術課程設計設計題目:矩形波、三角波發生器姓名： 薄一慧 學號： 12050095 系別： 電子信息工程系 專業班級：通信工程2班開始日期：2014年6月9日 完成日期：2014年6月20日指導教師： 彭利標 成績評定等級 天津理工大學中環信息學院課程設計任務書系別：電子信息工程系 班級：12 通信工程2班 姓名：薄一慧 學號：12050095課程名稱電子技術課程設計設計題目集成運放的應用 設計任務描述及基本要求一、任務描述本次課程設計是要求做一個能夠產生方波-三角波-正弦波的函數發生器。眾所周知,制作函數發生器的電路有很多種。本次設計采用的電路是基于運放的

2、試驗電路。由理論分析知,電壓比較器可以產生方波,積分電路可以產生三角波,三角波再經過差動放大器可以產生正弦波。向電壓比較器輸入三角波就可以產生方波,于是可以將積分電路的輸出作為電壓比較器的輸入。各種波形頻率段的調整可以由外電路的改變來實現。二、基本要求1、輸入信號源為200HZ的方波2、設計一個三角波、方波產生電路3、振蕩頻率110HZ可調4、方波幅度±6V5、三角波幅度±4V 任務下達時間 年月日設計完成時間 年 月 日主要參考材料1、童詩白、華成英模擬電子基礎高等教育出版社2、王立欣、陽春玲電子技術實驗與課程設計 哈爾濱工業大學出版社3、陶桓奇、張小華、彭其勝模擬電子技

3、術華中科技大學出版社輔導老師姓 名彭利標教研室意 見 年 月 日本表附在課程設計說明書的目錄之后。天津理工大學中環信息學院課程設計成績評定表系別：電子信息工程系 班級：12 通信工程2班 姓名：薄一慧 學號：12050095評分項目及標準權值實際得分評價內容優秀標準（各教學單位制定標準）設計選題10說明書（論文）質量30獨立工作能力及設計期間的表現40回答問題情況10特色與綜合素質10指導老師得分合計本表附在課程設計任務書之后。 目 錄 一、設計意義 41.1、任務 41.2、完成措施 4二、設計方案比較 42.1、方波-三角波的產生方案 4(1)滯回電壓比較器 4(2)方波三角波發生器 72

4、.2、方波-三角波的產生方案二 8 (1)由集成運放構成的三角波方波發生器原理圖 8(2)由集成運放構成的三角波方波發生器輸出波形 8三、電路組成框 103.1、方波-三角波發生電路組成框圖 103.2、方波形成的工作原理 10四、電路原理圖 124.1、方波-三角波發生器的電路原理圖124.2、方波-三角波發生器的元件清單 12五、組裝及技術指標及仿真 135.1 、輸出方波的仿真 13六、總結 14一、設計意義眾所周知,制作函數發生器的電路有很多種。本次設計采用的電路是基于運放的試驗電路。由理論分析知,電壓比較器可以產生方波,積分電路可以產生三角波,三角波再經過差動放大器可以產生正弦波。向

5、電壓比較器輸入三角波就可以產生方波,于是可以將積分電路的輸出作為電壓比較器的輸入。各種波形頻率段的調整可以由外電路的改變來實現。它的成本不高，電路簡單，使用方便，有效地節省了人力，物力資源，具有實際的應用價值。波形發生器廣泛的用于各大院校和科研場所。隨著科學的進步，生活會的進步，、社會的發展，單一的波形發生器已經不能滿足人們的要求，而臥們設計的正式多種的波形發生器，本實驗運放來組成積分電路，滯回電壓比較器來實現三角波、方波的輸出。本次課程設計是要求做一個能夠產生方波-三角波-正弦波的函數發生器。1.1、任務1、首先要三角波的輸出。最后進行方波和三角波的同時輸出。3、對電路圖分進行析設計好信號發

6、生器的原理圖，進行方波的產生。2、然后再器原理并進行實際的操作。1.2、完成措施利用Multisim進行仿真。二、設計方案比較本設計選兩個方案進行比較，如下：2.1方波-三角波的產生方案一（1）、 滯回電壓比較器圖2-1為一種滯回電壓比較器電路，雙穩壓管用于輸出電壓限幅，R3起限流作用，R2和R1構成正反饋，運算放大器當up>un時工作在正飽和區，而當un>up時工作在負飽和區。從電路結構可知，當輸入電壓uin小于某一負值電壓時，輸出電壓uo= -UZ；當輸入電壓uin大于某一電壓時，uo= +UZ。運算放大器在兩個飽和區翻轉時up=un=0，由此可確定出翻轉時的輸入電壓。up用u

7、in和uo表示，有根據翻轉條件，令上式右方為零，得此時的輸入電壓：Uth稱為閾值電壓。滯回電壓比較器的直流傳遞特性如圖2-2所示。設輸入電壓初始值小于-Uth，此時uo= -UZ ；增大uin，當uin=Uth時，運放輸出狀態翻轉，進入正飽和區。如果初始時刻運放工作在正飽和區，減小uin ，當uin= -Uth時，運放則開始進入負飽和區。 圖2-1 滯回電壓比較器 圖2-2 滯回電壓比較器的直流傳遞特性 如果給圖2-1所示電路輸入三角波電壓，其幅值大于Uth ，設t = 0時，uo= -UZ ，其輸出波形如圖2-3所示。可見，輸出為方波。 圖2-3 輸入為三角波時滯回電壓比較器的輸出波形（2）

8、、 方波三角波發生器：給圖2-1所示的滯回電壓比較器級聯一積分器，再將積分器的輸出作為比較器的輸入，如圖2-4所示。由于積分器可將方波變為三角波，而比較器的輸入又正好為三角波，因此可定性判斷出，圖2-4電路的輸出電壓uo1為方波，uo2為三角波，如圖2-5所示。下面分析其振蕩周期。圖2-4 方波三角波發生器積分器輸出電壓從-Uth增加到+Uth所需的時間為振蕩周期T的一半，由積分器關系式振蕩頻率則為方波-三角波發生器輸出的波形則如下圖2-5所示. 圖2-5方波-三角波發生器輸出的波形 2.2、方波-三角波產生的方案二 （1）、由集成運放構成的三角波方波發生器原理圖在圖2-7所示的電路中，第一級

9、A1組成遲滯電壓比較器，輸出電壓uo1為對稱的方波信號。第二級A2組成積分器，輸出電壓u。為三角波信號。設穩壓管的穩壓值為Uz，則電壓比較器輸出的高電平為+Uz，低電平為Uz，由圖2-7可得，A1同相端的電壓為：由于此電壓比較器的u=0，令u0，則可求得電壓比較器翻轉時的上、下門限電位則門限寬度為： 圖2-7 由集成運放構成的三角波方波發生器原理圖（2）、由集成運放構成的三角波方波發生器輸出波形圖2-8 由集成運放構成的三角波-方波發生器輸出波形在圖2-7所示的電路中，第一級A1組成遲滯電壓比較器，輸出電壓uo1為對稱的方波信號。第二級A2組成積分器，輸出電壓u。為三角波信號。設穩壓管的穩壓值

10、為Uz，則電壓比較器輸出的高電平為+Uz，低電平為Uz，由圖2-7可得，A1同相端的電壓為：由于此電壓比較器的u=0，令u0，則可求得電壓比較器翻轉時的上、下門限電位則門限寬度為： 比較器輸出±Uz經電位器RP分壓后，加到積分器的反相輸人端。設分壓系數為n，則積分器輸入電壓為±nUz，反相積分器的輸出電壓為：方波和三角波的周期為：方波和三角波的頻率為：結論：由以分析可知，改變Uz可改變輸由電壓u01,U0的幅度改變R1/R2的比值，可改方波、三角波的周期或頻率，同時影響三角波輸出電壓的幅度，但不影響方波輸出電壓的幅度；改變而和RC，可改變頻率，而不影響輸出電壓的幅度。 根據

11、上述比較的兩種方案中第一種方案的滯回比較器與積分器的級聯操作更加簡單所以選擇方案一。三、電路組成框圖結合設計原理畫出組成框圖如下所示：3.1、方波-三角波發生電路組成框圖由RC振蕩電路比較電路出現方波的產生，方波產生后積分電路出現三角波產生，框圖如下：3-1 方波-三角波發生電路組成框圖3.2、方波形成的工作原理 圖3-2 方波形成原理圖 圖3-2 滯回電壓比較器的直流傳遞特性因為方波電壓只有兩種狀態，不是高電平、就是低電平。所以電壓比較器是它的重要組成部分。它由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環節，又作為反饋網絡，通過RC充、放電實現使輸出狀態自動地相互轉換。四、電路原

12、理圖畫出原理圖并列出原件清單并說明。4.1方波-三角波發生器的電路原理圖如圖4-1所示 圖4-1 方波-三角波發生器原理圖積分器輸出電壓從-Uth增加到+Uth所需的時間為振蕩周期T的一半，由積分器關系式：振蕩頻率則為4.2方波-三角波發生器的元件清單 方波-三角波發生器的元件清單想請如表一所示，有電容、uA741、電阻、雙向穩壓二極管組成。表1 元件清單元件名稱數量 元件的作用 電容1充電、放電整流、振蕩的作用uA741 2 1和5為偏置（調零端）2為正向輸入端3為反向輸入端4為接地6為輸出7為接電源8為空腳電阻 4 有限流、分壓的作用雙向穩壓二極管1正反兩個方向均可擊穿穩壓. 當穩壓管擊穿

13、輸出恒定;五、組裝及技術指標測試運用電路仿真元件仿真，從元件庫中調出所需原件，按照原理圖連接好。由于電壓比較器與積分器組成正反饋閉環電路，同時輸出方波與三角波，故這兩個單元電路可以同時安裝。如果電路接線正確，則在接通電源后，比較器的輸出VO1為方波，積分器的輸出VO2為三角波。然后的到的仿真圖如下圖5-1所示。 圖5-1方波與三角波發生器的仿真波形誤差分析: 仿真軟件的元器件值不可能絕對的精確造成仿真結果會有一定的非可見誤差，另外參數的設置問題以及小數點的取舍都是影響結果的因素，而且人眼觀察也是有一定的誤差的，因此仿真結果會與理論值有一定差別也是可以允許的。六、總結在這次試驗中，讓我深刻的感受到我所學知識的不足，設計一個很完整的電路，需要不斷的嘗試摸索，這在很大程度上提高了我考慮問題的全面性。設計完整的電路，還要考慮到它什么功能需要什么電路來實現。另外，還要考慮它的可行性，實