方波变三角波教学总结Word文档下载推荐.docx
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项目4独立可调方波一三角波产生电路的设计与制作
设计要求
设计并制作一个方波三角波产生电路。
主要技术指标为:
(1)频率范围:
10Hz〜100Hz100Hz〜1kHz;
(2)输出电压范围:
方波最大Upp=12V三角波最大Upp=6V
(3)频率、占空比、三角波幅度、方波幅度、均独立可调,调整范围不限。
教学环境
多媒体仿真室、实训室
实训资源要求
(1)±
12直流电源;
(2)双踪示波器;
(3)交流毫伏表;
(4)频率计;
(5)数字万用表;
(6)主要器件:
集成运算放大器吩741X2、稳压二极管、电阻器、电容器若干;
(7)其他工具:
电烙铁等电路装配工具;
电脑;
投影仪等。
实训知识准备
(1)认真复习教材中关于运算放大器的有关知识;
(2)深刻理解运放线性和非线性应用的原理与联接方式;
(3)掌握非正弦波产生电路的基本环节:
滞回比较电路和积分电路的原理与工作特性;
(4)掌握方波一三角波常用性能指标测试的基本原理和正确测试方法。
实训
目标
(1)学习运放放大电路的识别与测试与偏置技术;
(2)研究滞回比较电路、积分电路的原理、特性和设计方法;
(3)掌握非正弦波形产生电路的结构、原理与设计方法;
(4)掌握PCB板的制作、元器件测试和安装技术;
(5)熟悉常用电子仪器及模拟电路实训设备的使用。
(6)树立科学发展观,养成实事求是的科学态度,具有观察、理解、判断、推理辩证思维能力。
(7)培养良好的职业道德、组织与协调和善于与他人合作共事的能力。
(8)锻炼勇于创新和抗挫折的能力。
(9)树立节约能源、节省材料与爱护工具设备、保护环境等职业意识。
实训考核标准
(1)能够正确画出方波一三角波发生电路结构框图和总电路图;
(2)根据设计要求,选择合适的电源电压、集成电路型号、稳压二极管型号、计算可调电阻参数和其他阻容兀件的参数。
(3)用万能板设计PCE板,画出元器件位置及走线图;
(4)正确测试运算放大器、稳压二极管、可调电阻及其他元件;
(5)掌握方波一三角波发生电路参数的测量方法,并测量输出频率范围、输出幅度范围和波形特征参数等;
(6)能够对方波一三角波发生电路的常见故障进行分析,并能够排除一些基本的故障。
任务分解
任务一总体设计
(1)课题分析
根据任务,独立可调方波一三角波发生电路的方框如下图1-1所示
(2)设计思路
根据模拟电路理论,方波一三角波发生电路主要参数为:
方波的幅度:
UoimUz①三角波的幅度:
Uo2mR2Uz②
R3Rw1
方波、三角波的频率:
FbFH-AAz
从式②和③可以看出,调节
电位器Rw1可改变三角波的幅度,但会影响方波、三角波的频率;
调节电位器Rw2可改变方波、三角波的频率,但不会影响方波、三角波的幅度。
本设计在实现上述基本电路的基础上,还提出了新的要求。
有下列4个量:
三角波和方波共有的频率、共有的占空比、三角波的幅度、方波的幅度,其中每个量都由一个独立的电位器控制,当调节某个量时,其它3个量不能发生变
化。
这就是独立可调的要求。
(1)方波一三角波产生电路的结构
方波一三角波产生电路的基本结构如图2-1所示。
工作原理如下:
运算放大器A1与R1、R2及R3组成电压比较器。
为方波Uo1时,则输出积分器的电压为
(R4Rw1
Rw2)C
u°
1dt
当Uo1=+Vz时
当Uo1=-Vz时
Vz
t
Uo2
(R4
Rw1
Rw2)C
可见积分器输入方波时,输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波,
其波形如图2-2所示<
三角波的幅度为:
Uo2m
R2Vz
方波一三角波的频率为
fR3
4R2(R4Rw10・5Rw2)C2
由上分析可知:
a)电位器Rw1在调整方波一三角波的输出频率时,不会影响输出波形的幅度。
b)Rw2变化时,只改变方波占空比和三角波上升或下降低斜率。
Rw2无论在
什么位置,积分器的正向时间常数和反向时间常数的和是一个常数,就造成单纯调节RW2,只改变占空比而不会改变频率。
(2)元件参数计算
比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下:
由于
Uo2m电Vz
R3
因此R2Uo2m31
R3Vz62
取R2=10kQ,贝URs=20kQ。
取平衡电阻R1=RV/R3~10k。
Uo2
图岚方浪一三甫波波形
4R2(R4Rw10-5Rw2)C
当10Hzg10Hz时,取C=1尸,贝UR4+Rw1+Rw2=(50~500)kQ,取R4=1kQ,Rw2为100kQ电位器,Rw1为470kQ电位器。
当100Hz<
f<
KHz,取C=0.1yF以实现频率波段的转换,R4、Rw2和Rw1的值不变。
取平衡电阻R5=50kQ。
操作
步骤
(1)方波一三角波独立可调电路的结构:
理论上说,在方波一三角波的输出端各接一个可调电阻就可以了,但是这种做法会改变化原有参数,因此一般是在方波一三角波的输出端各接一个电压
跟随器,在电压跟随器的后面再接一个可调电阻就行了,具体电路形式参考模拟电路。
(2)参数计算
任务四PCB板设计
参考有关书籍制作好PCB板,如:
参看电子工艺实训教程/(21世纪全国咼校电子电工类规划教材)/作者:
殷志坚
任务五方波一三角波产生电路的安装
1)工具的准备与检查:
参看电子工艺实训教程/殷志坚。
(2)元件测试:
参看电子工艺实训教程/殷志坚。
操作步骤
(3)刮腿、上锡处理:
(4)元件焊接:
任务六方波一三角波产生电路的调试
(1)测试仪器的准备、检查与调试方案:
1准备以下仪器:
土12V直流电源、双踪示波器、交流毫伏表、频率计、万用电表等。
2仪器检查:
检查和校正交注毫伏表、双踪示波器、频率计和万用表等。
3调试方案:
调试过程是,先调方波-三角波产生电路,再调幅度可调电路。
(2)方波-三角波产生电路的调试
由于比较器Ai与积分器A2组成正反馈闭环电路,同时输出方波与三角波,这两个单元电路可以同时调试。
需要注意的是,电位器Rwi与RW2要先将
其调整到设计值,如设计举例题中,应先使Rwi=10KQ,Rw2取(10~40)KQ内
的任一阻值,否则电路可能会不起振。
只要电路接线止确,上电后,U01的输出
为方波,U02的输出为三角波,调节Rwi,则输出频率在对应波段内连续可变。
调节RW2,则占空比连续可调。
(2)幅度可调电路的调试:
总结
心得体会:
通过这次仿真的学习让我的学到了模拟的电路与现实的相差很大。
不能够根据仿真来实现。