波形发生电路的设计.docx

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波形发生电路的设计

《波形发生电路的设计》

课程设计报告

班级

任务分工：

课程设计任务书下来后我们四个首先开始进行了理论上的讨论，然后根据任务要求确定了方案，上网查找搜寻了资料。

最后根据方案来进行设计电路原理图，原理图经分析无误后，再经仿真软件进行仿真一直能满足任务要求为止，针对专业技术不足，我们多方讨论，多搜索资料，查阅书籍，一起书写课程任务书以及焊接电路板。

设计时间：

2013年7月8日——2013年7月12日

指导教师：

冯勇鑫

8元件清单13

课题：

波形发生电路的设计

1、课程设计的目的与要求（含设计指标）

任务：

波形发生电路

要求：

用集成运放设计正弦波—方波—三角波发生电路。

其中正弦波振荡频率为160Hz，幅度为10V；方波频率与正弦波相同，输出电压幅度为6V；三角波频率与正弦波相同，幅度为4V。

二、方案论证及选择

1　方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。

由于方波包含了极丰富的谐波，因此，这种电路又成为多谐振荡电路。

这是在迟滞比较器的基础上连了一个积分电路，把输出电压经R，f,C反馈到集成运放的反向端。

在运放的输出端引入限流电阻Ｒ和两个背靠背的稳压管就组成了一个双向方波发生的电路。

2　三角波产生电路主要是积分电路的正向和反向充放电时间常数相等。

即与锯齿波产生的差别。

积分电路利用虚地的概念，电容Ｃ存在的漏电流也是产生误差的原因之一，选用泄漏电阻大的电容器可减少这种误差。

3　从结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。

振幅平衡和相位平衡是正弦波振荡电路产生持续振荡的两个条件。

集成运放我们设计了UA741和LM324两种运放，但考虑到经济又实惠方面问题，我们采用了LM324两种运放作为本次电路核心芯片，因为LM324两种运放内部有四个相互独立的集成运放，而UA743内部只有一个集成运放，顾名思义我们采用了LM324两种运放。

3、原理设计（或基本原理）

（1）、系统组成框图

系统由三个相对独立的分模块组成。

首先由选频网络选出电路的噪音中频率,符合选频网络的频率特性的一支通过放大然后输出正弦波。

正弦波输出后，以该信号做为信号源作为下一级的输入，从而输出方波。

同理，方波输入下一级积分电路中经过积分电路积分产生三角波。

（2）单元电路设计及说明：

1.　正弦波信号产生单元：

下图电路为桥式振荡电路。

该电路由三部分组成，即放大电路、选频网络和反馈网络。

其选频网络的频率特性如下：

反馈网络的反馈系数为：

由此可得RC串并联选频网络的幅频响应即相频响应为：

由上两式知当

时，幅频响应的幅值为最大，即

相应的相频响应的相位角为零，即

此时输出电压的幅值最大，并且输出电压为输入电压的３倍。

同时输出电压与输入电压同相。

该电路的工作原理为：

正弦波波形图如下图所示：

在时，经RC选频网络传输到运放同相端的电压Vf与VO同相，即有。

这样，放大电路和由Z1和Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，因此可能产生振荡。

即当R5选取适当时使得运放反相放大端电压为输出电压的三分之一。

当电路接通时由于噪音存在，在众多声频支中存在这么一支。

经过运放放大后，反馈网络反馈回信号恰好等于输入电压使电路达到自激和稳定。

2.方波信号产生单元：

方波波形图如下图所示：

第一级反馈放大电路输入端为反相放大输入端。

当输入信号电压大于同相输入端的电压时，第一个运放输出低电平，反之则输出高电平。

此输出电压输入下一运放进行电压比较从而输出方波。

3.三角波信号产生单元：

三角波产生电路为一积分电路。

如图：

三角波波形图如下图所示：

注：

运放输出端和输入端VN=VP,当电路接上电源并有输入信号存在时VI对电容充电则运放的输出端ＶO就按照电流和时间的积分变化。

上图各量表达式如下：

当输入信号ＶI为正时，输出与输入成负相关；当其为负时，输出与输入为正相关。

从而输出三角波。

总体波形图如下图所示：

1、总体电路图：

第一个单元产生的正弦波频率为：

其幅值约为２v。

若要调节其频率须同时调节选频网络的两个电阻并且必须保证其阻值相等。

第二个网络产生方波频率与上一信号相同。

连用两个运放是为使输出方波波形跟加稳定其输出幅值约为电源电压。

第三部分为三角波产生电路。

其中电阻和电容选的足够大，使得电容冲放电时间足够长（大于输入电压的半周期）。

这样当电容还未冲满电时，电压突变电容又开始放电。

从而输出有尖蜂的三角波。

2、元器件清单：

1.电阻：

①50K2个；

②1K　2个；　

③25K　2个；

④500k1个；

⑤600Ω1个；

2.电容：

①30nf　1个；

②400uf1个；

③10nf1个。

3.LM324N1片;

4.二级管：

1N9144个;

5．电位器：

100K　2个；

6.细导线若干；

7.锡丝若干。

3、调试过程及测试结果：

（1）调试步骤：

1.按图五焊接好电路，并检查确认无误后接通电源；

2.将正弦波输出端口与示波器相接，观察并调出正确的波形，并记录周期；

3.将方波输出端与示波器相连，观察并调出正确波形，记录周期；

4.将三角波输出端与示波器相连，观察并调出正确波形，记录周期；

5.分别将三种波形中的两路接如双踪示波器，观察其波形、周期、相位这些波形特性的异同。

（2）调试结果：

1.正弦波显示正常波形V=28.5v，f=150.6HZ，与实验要求有出入。

2.方波调试输出方波波形很稳定，V=12.4v，f=150.6V;

3.三角波V=7.76v;f=150.6HZ。

4、参考文献：

1.高等教育出版社《电子技术基础》模拟部分（第五版）康华光主编；

个人总结

于洋01号

本次课程设计分为电路设计和焊接两部分。

其中电路设计部分是在电路焊接前完成的，并需要进行电路仿真的测试，电路比较复杂，但是我们仍然把这个电路做好了。

在这期间我们查阅了大量的资料，并且上网查了有关管脚和电路图的信息，通过实践与理论相结合，了解了很多有关电路的原理，每部分的原理都得到了充分的认识，脑子里有了模型有了理论后，再把理论付诸实践，在运用时才不会感到陌生。

开始时是设计阶段也没太在意，后来到动手的时候觉得遇见了好多没想到的问题，然后一个一个的解决，我想这也是最吸引我们的地方，当真正投入时才发现乐在其中。

以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现。

在设计过程中，遇到了书本中不曾学到的情况。

同时，由于是四人合作制作，是我们学到在将来大规模电路设计中，团体协作是多么的重要。

在我们的通力协作之下，电路终于焊完了。

但是我们同时也明白了我们在设计电路过程中的缺点和不足，很多时候我们只是照着电路图按部就班的焊接，并没有经过思考或者去论证其原理的对错，还有就是我们焊接时经常会造成虚焊和错焊，这就是我们焊接的基本功还没有达到的缘故，我希望在今后的设计中能够总结以往的经验教训，不但学习课本知识，而且还学习课外知识，这才是我们所要达到的目的。

实验课程设计的任务为焊接电路，确定任务后我们便从图书馆，网上查阅相关资料，分析其工作原理，结合我们的兴趣爱好，经过共同讨论，我们开始计算元件参数，并列出了元件清单。

周二领到元件后，便开始对整个电路进行布局，为了在插接电路的过程中思路较清晰，避免犯错误，整个电路都由两个人负责，另两人查找有关芯片管脚和电路原理的资料。

在整个插接过程中，由于对原理图分析比较透彻，各个芯片的功能及其管脚的连接都作过仔细的分析，这一过程并没有遇到太大的困难。

在组员的共同努力，不断讨论分析，仔细检查下，电路中终于调试成功。

通过这一周的课程设计，发现动手的时候遇见了好多没想到的问题，然后一个一个的解决，我想这也是最吸引我们的地方，当真正投入时才发现乐在其中。

而且我们对芯片的功能都有了更深的了解和认识，提高了理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，同时，在整个过程中，我们首脑并用，共同讨论研究，彼此协作都非常愉快，增进了同学间的协作精神。

个人总结

刘焱超16号

我们组的课程设计有四个同学组成，互相合作，互相帮助，共同完成这个学期的任务，增强了我们的团队意识。

第一天主要是收集资料，首先设计好每人每天的任务，然后各自紧张有序的对课程设计准备着，虽然时间都比较自由，但是这些并没有让同学们抓着时间出去玩，相反，每个人都认真的做事，有的同学甚至比定时上课还要积极还要有激情，这也许就是兴趣的不同，自己设计，动起手来，总有些期待，积极主动了很多，而且这样自由的时间也能让同学们不必顾忌上课时纪律和座位的限制，可以更好的相互交流，相互学习，这样学习起来会感觉更轻松快乐，每天都有新的进展都有新的收获，每天都是充实的一天，感觉离成功有近了一步，虽然是一个小小的成功，但是这些都是大的成功路上的垫脚石。

第二天主要是吸收借鉴收集起来的资料的优点，避免前人设计的缺点，统筹兼顾来设计电路，这并不是自己按照自己的想法就随意设计就行，每一步都要有根据有充分的理由来连接，我们每设计出来一个方案都要在电脑上面仿真，看看结果是不是自己想要的，是不是比以前的设计方案更好一些，思考还有哪些需要改进，哪些不成功，还要重新设计仿真，直到达到设计的目的。

通过查各种关于设计的资料和进行仿真，我更加深切的体会到如果死记硬背知识是没有用的，必须要互相渗透，互相参考，这样设计出来的作品才是最有新意的，才是最完美的。

接下来主要就是按照设计仿真成功的电路进行焊接并调试，整理资料写设计报告，可以说是我们的这个课程设计收获的几天了，收获知识与收获欣慰与快乐。

这其中也让我学到了不少的东西，比如说锻炼了我们的表达能力，这样会让其他同学了解我们这个课程设计的目的和过程，以及是怎样解决问题的，有什么理由这样做，看看是不还有别的更好的解决方法，走上讲台，锻炼了我们作为师范类学生的能力与勇气，这也是一个机会。

这次的设计与制作，使我了解了设计电路的程序，也让我了解了原理与设计理念，要设计一个电路总要先仿真成功之后才会实际接线的。

但是最后的成品却不一定和仿真时完全一样的。

因为，在实际接线中会有着各种各样的条件制约着。

而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。

所以，在设计时应考虑这两者的差异，从中找到最适合最合理的设计方法。

通过这次的实训，我不仅对各种电路有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻的了解。

而且这次课程设计的实训锻炼了我们很多的能力。

个人总结

李文静22号

为期一周的课程设计即将结束，在本次的课程设计中，我学到了很多课堂上学不到的东西，更增加了实践的经验。

对一些常用的芯片，基本电路的组成部分都加深了理解，同时也找到了自己身上的不足之处，感觉这一周真是受益匪浅。

开始的第一天，我们每个小组进行讨论，制定出这几天每个电路可实行的方案。

和老师沟通我们每个小组电路的基本框图及原理，在老师的建议下进行适当的修改。

第三天开始进行基本的焊接与调试工作，由于电路的组成比较复杂，焊接的时候要特别小心，如果错焊、漏焊、虚焊都是很麻烦的事情，焊接完电路检查无误后接入电源及示波器进行调试过程。

最后两天，进行整理，撰写课程设计报告及个人总结。

以往的课堂学习都是老师讲学生记，不懂的地方依靠老师的讲解，其他同学的解答，或是大量的练习题来帮助记忆。

学习的主要目的就是通过最后的考试，课程设计使我发现考试不应该再是最重要的，最重要的应该是能够运用好的所学知识。

在这次课程设计中，我们突破了传统的学习模式，把被动接受转变为主动学习。

不再使用学到的知识解题，而是在实际运用时遇到什么学什么，重点在于把知识应用于实际。

感谢老师为