信號產生與變換思路的設計摘要：波形發生器是一種非常普遍的信號源，廣泛的應用于電子電路、自動控制系統和教學實驗等領域。它是能夠自動產生正弦波、方波、三角波等電壓波形的電路，其電路形式可以采用由運放及分離元件構成；也可以采用單片集成函數發生器。而根據用途不同，有產生三種或多種波形的函數發生器，本課題介紹產生方波、三角波、標準正弦波以及三倍頻正弦波形的波形發生器設計方案。在《模擬電子技術》和《數字電子技術》的學習基礎上，針對課程要求，本電路由電阻、電容、運算放大器和經典的555定時器組成，設計時用到的運算放大器為LM324集成運放。本文利用脈沖數字電路原理設計了多種波形發生器，該波形發生器首先通過555數字芯片組成的多諧振蕩器產生一個頻率為的方波，然后方波通過積分電路，濾波電路和帶通濾波電路分別實現三角波、正弦波和正弦三次諧波的輸出。關鍵詞：多諧振蕩器；積分電路；濾波電路；帶通濾波電路1、設計思路與整體框圖在本信號產生與變換電路中，要求使用定時器和產生四種波形，分別為方波、三角波、正弦基波和正弦三次諧波。且幅值均不小于。根據題目要求,本次設計的完成思路是，首先由定時器組成多諧振蕩器產生方波，然后由組成積分電路將方波轉化為三角波，再用二階濾波電路將方波轉化為正弦波，最后，將方波引入另一個LM324組成的二階有源帶通濾波電路，得到三次諧波。如圖為整體設計思路：圖1-1系統總體設計框圖2、硬件電路設計2.1方波發生電路的設計與計算圖2-1方波產生原理圖2.1.1方波產生電路的參數設計圖2-1所示電路的占空比已經固定不變，本電路可以看成占空比可調時的可變電阻為，圖中，通過向電容充電，充電時間為：，電容器通過及中的三極管放電，放電時間為：，因而振蕩頻率為：,電路輸出波形的占空比為,代入電路中的設計參數后可得，占空比為。2.2三角波發生電路的設計與計算圖2-2三角波產生原理圖2.2.1三角波產生電路的參數設計將多諧振蕩器輸出的方波信號，通過積分電路的輸入輸出特性可知：輸出將為輸入的積分關系，通過的值即可調節三角波輸出的斜率值。2.3正弦基波產生電路的設計與計算圖2-3正弦基波產生原理圖2.3.1三角波產生電路的參數設計根據方波的傅立葉分析可知，其可以分解為與方波頻率相同的正弦基波以及幅值不同的各次諧波分量疊加而成。通過二階有源低通濾波電路，將其正弦基波分量濾出，從而實現正弦基波的輸出。由二階有源濾波電路可知，其同相輸入端電壓為：而和的關系為，對節點列寫方程可得：，聯立上式求解并令,代入傳遞函數后可得，電路的傳遞函數為：，由傳遞函數可知：只有當時，系統才能穩定工作。2.4三次正弦波產生電路的設計與計算根據從方波中提取正弦基波的傅里葉分析等原理，在三次正弦諧波分量的提取中，考慮到三次正弦波的頻率為基波分量角頻率的三倍，基于此我們采用低通濾波和高通濾波組成的帶通濾波電路來完成三次正弦波的提取。由有源帶通濾波電路的傳遞函數同正弦基波電路參數計算，令帶入其中，并令，則有，式中為同相比例放大電路的電壓增益，同正弦基波提取相同，才能使電路穩定的工作當時，電路具有最大的增益，此時也即是我們所需提取出的三次正弦波的角頻率。進而確定電路中的的參數值，完成本二階帶通濾波電路的參數計算。圖2-4正弦三次諧波產生原理圖電路仿真結果 3.1方波仿真圖3.2三角波仿真圖3.3正弦基波仿真圖3.4三次諧波仿真圖電路實驗結果分析開始的時候，對軟件還沒完全熟悉。所以經常會遇到一些仿真失敗的問題。不過后來都通過網上找資料以及查閱專業書《模擬電子技術》和《數字電子技術》等方法解決了，從中也學到了不少東西。深刻了解到仿真與實際電路有非常大的差別，雖然仿真成功了，但電路真正做出來的時候就幾乎是錯的。了解方波的設計比較容易而正弦三次諧波就相對來說難一點。必須在計算的基礎上在不斷的通過仿真調試才能達到要求的電路參數。經過不斷的調試，

輸出的各波形的參數范圍有些許的偏差，是因為在