信号发生器产生方波三角波正选波Word格式.docx

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设计过程中，应用软件Multisim进行仿真，用软件自带的示波器观察所得波形，通过不断修改设计思路及设计电路，达到最后完美效果！

关键词：

信号发生器；

Multisim；

正弦波；

方波；

三角波

Abstract:

Inthispaper,basedonthesignalgeneratorbasedexperimentalcircuitbysimulationofacircuitofmorethanonewaveformoutput,requirewell-wave,sinewave,trianglewave.Circuitmodulardesignconcept,thealreadyverycomplexcircuitisbrokendownintoasimplecellcircuit,andthendesignthecircuitofunit,andfinallyeachunitcircuitlinkinghasbecomeacomplexcircuitwithspecificfunctions.Thefirstisthedesignofthesinewavegeneratingcircuit,thesquare-wavecircuitandthenconvertedbythesinewave,squarewaveconvertedtoatriangularwavecircuit,theoverallcircuitdesign.Thedesignprocess,theapplicationsoftwareMultisimsimulationsoftwarethatcomeswiththeoscilloscopeobservationswaveformbycontinuouslymodifythedesignconceptanddesignofcircuitstoreachthefinalandperfectresults!

Keywords:

signalgenerator;

Multisim;

sinewave;

squarewave;

triangularwave

1正弦波发生电路

1.1工作原理:

正弦波振荡电路是在没有外加输入情号的情况下，依靠电路目激振荡而产生正弦波输出电压的电路。

正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波。

产生正弦振荡的条件:

正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。

正弦波产生电路的基本结构是：

引入正反馈的反馈网络和放大电路。

其中：

接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；

产生振荡必须满足幅度条件；

要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；

同时它还应具有稳幅特性。

因此，正弦波产生电路一般包括：

放大电路；

反馈网络；

选频网络；

稳幅电路个部分。

正弦波振荡电路的组成判断及分类：

（1）放大电路：

保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。

（2）选频网络：

确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。

（3）正反馈网络：

引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。

（4）稳幅环节：

也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。

判断电路是否振荡。

方法是：

（1）是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产生振荡

（2）放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否合适；

（3）是否满足幅度条件

正弦波振荡电路检验，若：

（1）则不可能振荡；

（2）振荡，但输出波形明显失真；

（3）产生振荡。

振荡稳定后。

此种情况起振容易，振荡稳定，输出波形的失真小

分类：

按选频网络的元件类型，把正先振荡电路分为：

RC正弦波振荡电路；

LC正弦波振荡电路；

石英晶体正弦波振荡电路。

RC正弦波振荡电路

常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏桥正弦波振荡电路。

串并联网络在此作为选频和反馈网络。

它的电路图如图

（1）所示：

它的起振条件为：

。

它的振荡频率为：

它主要用于低频振荡。

要想产生更高频率的正弦信号，一般采用LC正弦波振荡电路。

石英振荡器的特点是其振荡频率特别稳定，它常用于振荡频率高度稳定的的场合。

图

（1）

1.2正弦波转换方波电路的工作原理:

在单限比较器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。

因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。

而滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定的抗干扰能力。

从反向输入端输人的滞回比较器电路如图1a所示，滞回比较器电路中引人了正反馈。

从集成运放输出端的限幅电路可以看出，UO＝±

UZ。

集成运放反相输人端电位UP＝UI同相输入端电位

　　令UN=UP求出的uI就是阀值电压，因此得出

　　输出电压在输人电压u，等于阀值电压时是如何变化的呢？

假设uI<

-UT，那么UN一定小于up，因而UO＝+UZ，所以uP=+UYO。

只有当输人电压uI增大到+UT，再增大一个无穷小量时，输出电压UO才会从+UT跃变为-UT。

同理，假设UI>

+UT，那么UN一定大于uP，因而UO＝-UZ，所以uP＝-UT。

只有当输人电压UI减小到-UT，再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从-UT跃变为+UT。

可见，UO从+UT跃变为-UT和从-UT跃变为+UT的阀值电压是不同的，电压传输特性如图b）所不。

　　从电压传输特性上可以看出，当-UT＜uI＜+UT时，UO可能是-UT，也可能是+UT。

如果uI是从小于-UT，的值逐渐增大到-UT<

uI<

+UT，那么UO应为+UT；

如果uI从大于+UT的值逐渐减小到-UT<

+UT，那么应为-UT。

曲线具有方向性，如图b）所示。

实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压UO才为±

UO在从+UT变为-UT或从-UT变为+UT的过程中，随着uI的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。

滞回比较器中引人了正反馈，加快了UO的转换速度。

例如，当UO＝+UZ、uP=+UT时，只要uI略大于+UT足以引起UO的下降，即会产生如下的正反馈过程：

UO的下降导致uP下降，而UP的下降又使得UO进一步下降，反馈的结果使UO迅速变为－UT，从而获得较为理想的电压传输特性。

本电路中该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线如下图所示：

正弦波传输特性

1.3方波转换成三角波电路的工作原理：

当输入信号为方波时，其输出信号为三角波，电路波形图如下：

1.4总电路图

2单元电路设计

2.1正弦波发生电路的设计

本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，其电路图如下所示

RC桥式正弦振荡电路

该电路Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1BH62，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。

此时输出电压系数为

Au=1+（Rf+rd）/R1

RC振荡的频率为：

f0=1/（2∏RC）

该电路中R=51KC=10nF

f0=1/（2*3.14*51000*10-8）≈312Hz

T=1/f0=1/312=3.2*10-3S=3.2ms

用Multisim10.0对电路进行仿真得到下图

仿真波形

从图中可得出产生的正弦波最大值Umax=13.000V;

T=799.220us×

4=3196.88us≈3.2ms.

F0=1/T=312Hz.

仿真得出的数据与理论计算一样，电路正确。

2.2正弦波转换方波电路的设计

本电路中采用滞回电压比较器将正弦波转成方波，其电路原理如下图所示

滞回电压比较器原理前面有描述，此处不赘述。

本电路中用到的稳压管为1N5759A，其稳压电压为±

1.7V

电路中阈值电压为：

UT1=UREF-UZ

UT2=UREF+UZ

本电路中UREF=0，所以

UT1=-UZ

UT2=UZ

用Multisim10.0对其进行仿真得到如下波形图

波形仿真：

从波形中可以得到方波电压为±

0.35V,与理论一样，可得出电路是正确的。

2.3方波转换成三角波电路的设计

本电路中方波转成三角波采用积分电路，其电路原理如下图所示

积分电路图

积分电路分工为：

U0=-+u0（t1）

电路仿真如下图所示

电仿真中信号源为方波，f0=1Kz,Umax=2V,

电路中R=10K，C=1.1uF,

由公式U0=-+u0（t1）取四分之一同则

T从0ms到0.25ms

U0=-1/（104×

1.1×

10-6）×

0.25×

10-3t+2

3电路调试或仿真

3．1电路仿真

电路总体仿真图如下所示

3．2调试方法与调试过程

总电路图如下所示

该电路分为三部分，第一部分为RC桥式正弦振荡电路，其功能是利用RC振荡产生特定频率的正弦波；

第二部分为电压比较器电路，其功能为将正弦波转成方波；

第三部分为积分电路，其功能为利用积分电路将方波转成三角波；

在正弦波产生电路中f=1/（2∏RC）,改变RC的值可以改变电路的信号频率，在电压比较器中，改变参考电压UREF的值可以改变方波的比例，

参考文献

张永瑞修编.电子测量技术基础（第二版），西安电子科技大学出版社，2008

康华光主编.电子技术基础（第五版），高等教育出版社，2005

林春方.电子线路学习指导与实训[M].电子工业出版社，2004

李万臣主编．模拟电子技术基础与课程设计.哈尔滨工程大学出版社，2001

胡宴如主编.模拟电子技术.高等教育出版社，2000