发布时间 : 星期三 文章设计制作一个产生正弦波方波三角波函数转换器更新完毕开始阅读8dccec9406a1b0717fd5360cba1aa81144318fda
模拟电路课程设计报告
设计课题:设计制作一个产生正弦波\\方波\\三角波函
数转换器 专业班级： 电信本 学生姓名： 学 号： 47 指导教师： 设计时间： 1月7日 设计制作一个产生正弦波－方波－三角波函数转换器 一、设计任务与要求 1.输出波形频率范围为0.2KHz~20kHz且连续可调； 2.正弦波幅值为±2V，； 3.方波幅值为2V； 4.三角波峰-峰值为2V，占空比可调； 5.分别用三个发光二极管显示三种波形输出；??
6.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。
二、方案设计与论证
设计要求为实现正弦波-方波-锯齿波之间的转换。正弦波可以通过RC振荡电路产生。
正弦波通过滞回比较器可以转换成方波，方波通过一个积分电路可以转换成三角波，三角波的占空比只要求可调即可。各个芯片的电源可用±12V直流电源提供，并备用了两套方
案设计。 方案一:
方案一电路方框图如图1所示。 LC正弦波振荡电路
滞回比较器 图1 方案一方框图
积分电路
LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相似的，只是选
频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大 电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。 方案二: 方案二电路方框图如图2所示。 RC正弦波振荡电路 滞回比较器 图2 方案二方框图 积分电路 方案二仿真电路如图3所示。 图3 方案二仿真电路图 方案论证：LC正弦波振荡电路特别是方案一所采取的电感反馈式振荡电路中N1与
N2之间耦合紧密，振幅大；当C采用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，最高频率可达几十兆赫兹。由于反馈电压取自电感，对高频信号具有较大的电抗，输出电压波形中常含有高次谐波。因此，电感反馈式振荡电路常用在对波形要求不高的设备之中，如高频加热器、接受机的本机振荡电路等。另外由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路，必要时还应采用共基电路。因此对于器材的选择及焊接的要求提高，并且器材总价格也增加了。
相反，RC正弦波振荡电路的振荡频率较低，一般在1MHz以下，它是以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小等优点，因此获得相当广泛的应用。另外对于器材的要求也不高，只需集成块、电容、电位器等组成即可。在焊接方面，直接、美观、大方！在器材总价格方面，相比第一种方案更为实惠。
综合对比两种方案，我选择第二种方案。
三、单元电路设计与参数计算 （一）单元电路设计
1.正弦波发生器实验原理
（1）RC 串并联选频网络。
R2取 ?U?1?j?RC222??f?F??11U?1??2R??1j?C11?j?R2C2?(1?1R1C21?)?j(?R1C2?)R2C1?R2C1R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令 ? 0 ? 则：
1RC 得 RC 串并联电路的幅频特性为： 1??F????1F相频特性为： 32?(?0)23?0?最大，?F = 0。 （2）振荡频率与起振条件 1）振荡频率 2）起振条件 f0?12?RC? ? 1F当f = f0 时， 由振荡条件知： 3所以起振条件为： ?F??1ARAuf?1?F同相比例运放的电压放大倍数为： R?即要求：R F?2R?3）稳幅环节：反馈电阻的热敏RF采用负温度系数电阻，R1采用正温系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。或者在RF回路中串联二个并联的二极管也可以自动稳幅。 正弦波发生器仿真电路图4所示。 图4正弦波发生器仿真电路图 2.正弦波—方波转换器实验原理 正弦波—方波转换器方框图如图5所示。
正弦波发生电路
滞回比较器 图5 正弦波—方波转换器方框图 方波
（1）电路组成：
1）滞回比较器：集成运方、R11、R8.
图6为一种电压比较器电路，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up>un时工作在正饱和区，而当un>up时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压ui小于某一负值电压时，输出电压uo= -UZ；当输入电压ui大于某一电压时，
uo= +UZ。又由于“虚断”、“虚短”up=un=0，由此可确定出翻转时的输入电压。up用ui和uo表示，有
11ui?uoRu?R1uoRR2=un=0 up?1?2i11R1?R2?R1R2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7所示。设输入电压初始值小于-Uth，此时uo= -UZ ；增大ui，当ui=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ui ，当ui= -Uth时，运放则开始进入负饱和区。 图6电压比较器电路 图7 滞回电压比较器的直流传递特性
（2）正弦波—方波转换仿真电路图 正弦波—方波转换仿真电路如图8所示。 图8 正弦波—方波转换仿真电路图 3.方波—三角波转换器实验原理 方波—三角波转换器方框图如图9所示。 方波发生电路 积分电路 三角波 图9 方波—三角波转换器方框图 （1）积分运算电路 如图10所示。 图10积分运算电路 由于“虚地”， U-=0, 故：
Uo=-Uc
由于“虚断”，i1=iC, 故：
Ui=i1R=icR