方波三角波发生器.docx

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方波三角波发生器

课程设计任务书

专业II动化班级

姓名

设计起止日期

2013.6.24~2013.6.28

设计题目：

方波一三角波发生器

设计任务（主要技术参数）：

设计一个方波一三角波发生电路，主要技术参数：

频率：

100〜1000Hz；幅度：

全2V。

要求选择电路结构，计算元件参数。

指导教师评语：

成绩：

签字：

年月曰

No.

课程设计说明书

1•课程设计的目的

《电子技术基础课程设计》是学习理论课程之后一个必不可少的实践教学环节。

它包括查找资料、选择论证方案、设计电路并仿真、分析结果、撰写报告等工作。

通过课程实际要实现以下目标：

①通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识,提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。

②注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。

③为后续的毕业设计打好基础。

④培养学生获取信息和综合处理信息的能力，文字和语言表达能力以及协调工作能力。

课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。

⑤提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。

2.设计方案论证

2.1设计思路

由图1所示，常见的方波一三角波发生器是由滞回比较器和由集成运放组成的积分电路组成的。

由于采用集成运放组成的积分电路，可以得到线性很好的三角波。

输出

R1R

三角波的幅值（/om=±^={/2,三角波频率f=^=,要想设计一个幅值不变,

频率可调的方波三角波发生器，通常先调节电阻&和R：

确定好输出电压的幅值，再利用R；和Cf调节周期和频率。

所以，我把R』换成了一个滑动变阻器。

图1方波-三角波发生器原理图

2.2设计方法

1•设计电路

R1R

在如图1所示的电路中，—警L/=1=,因此可知，改变&和

i\i14/\^/v4Cf

&可改变输出电压幅值，而改变任一个电阻值和电容值均可改变周期和频率。

通常先调

节电阻R’和&确定好输出电压的幅值后，再利用&和Cf调节周期和频率。

由于此设计要求幅值一定，频率可调，所以只能通过改变凡来调节频率。

将图1中的乩换成滑动变阻器即可，如图2所示，电路图的元件列表和参数选择如表1所示。

图2频率可调的方波-三角波发生器

表1方波-三角波发生器所需元件

元件名称

元件符号

元件参数

电阻1

10KQ

电阻2

20KQ

电阻3

R3

1KQ

电阻4

R

0〜125KQ

电阻5

r5

1OKQ

放大器

711

电容

C

0.OluF

稳压管

VDziVDz：

3V

电源VeeVcc-15V,15V

2.工作原理

与方波发生器相同，迟滞比较器佻的输出％只有两种可能：

高电位为

低电位为卩。

】=一0^+"0）2-卩2。

而此电路迟滞比较器器的基准

电压“E为零，利用叠加原理可得Al的同相输入点位％为

尽+凡

设开始工作时电容Cf尚未积累电荷且合上电源时=f/olH=Uz,因为Cf上无电

荷，所以wo=0（A：

的反相输入端为虚地）。

此时w1+=UOttR-,由ito=-—^—\uoldt可知,

K+r2K4Cy

输出点位uo随时间以一直线下降。

又由%=uol―^-+心-可知g的电位也随着

R\+EK

R

"。

下降而下降，当输出电压"。

一子=乞时，G二0,此时应输出％由高电位人记跃变为地电位t/olL=-Uz；随着％的跃变。

％立即下降,而输出电压"。

则因积分函数限定以直线形式上升*也随着"。

的上升而逐渐上升，当“V吨时—"乂从低电位％跃变到高电位％;冷+乂立即上升，输出电压”。

乂将随直线下降，以后的过程周而复始，电路输出一系列三角波。

调节&可以改变频率。

方波三角波发生电路电路波形图如图3所示。

图3方波-三角波发生电路电路波形图

3.有关计算

三角波输出幅度（/olm=^=^2ix3=6V

olm尺lOxlO3

方波输出的幅值U°2m=Uz=3V

lOxlO3

当'=12.5KQ时’『=〒=4尼g=4x20x103x12.5x103x0.01x10-6=[QQQiiz

lOxlO3

当'=125KQ时’=f=4/?

2/e4CF=4x20x103x125x103x0.01x10h5=100HZ

lOxlO3

当'=15KG时’f=〒==4x20x103x15x103x0.01x10-6833HZ

lOxlO3

当R4=25KQ时，/=丄=一£一=*…二=500Hz

T4R：

RG4x20x103x25x103x0.01x10_<5

lOxlO3

当R4=62.5KQ时，/=丄=一出一=,*=200Hz

T4R此q4x20x103x62.5x103x0.01x10_<5

4.仿真

4.1仿真软件介绍

Multisim7.0软件包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

可以使用Multisim7.0软件交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。

Multisim7.0软件提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样无需懂得深入

的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim7.0软件和虚拟仪器技术，可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

应用Multisim7.0软件进行仿真教学的操作简单，比如对某一具体电路仿真步骤如下：

根据原理图放置元器件；放置仪器仪表在需要观察的地方；连接导线；单击仿真开关进行仿真；利用仪器仪表观察仿真结果。

4.2画图步骤

进入multisim7.0绘图主界面如图4所示，在主界面单击右键，选颜色，在color设置的下拉列表中选WhiteBackground,按0K则对主界面的颜色设置成功。

再单击鼠标右键选中ShowGrid,,则主界面multisim7.0绘图主面如图4所示出现栅格，有利于绘制方波。

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图4multisim?

.0绘图主界面

电路中所有的元件均来自虚拟工具栏和仪器工具栏以及元件工具栏。

电阻&、R,、R,、&、尺5,电容C、电源Vcc>VEE均來自基本元件，运算放大器A,稳压管刃乙，VDzj來自元件工具栏，在任何一栏中用鼠标左键单击选定一个元件，移至绘图区域后在左键单击即可将原件放置在工作区。

对元件的参数和名称进行设置，双击某一元件，在Label中进行元件名称设置，在Value中进行参数设置。

所有元件放置好后，进行连接电路图、连接好的电路图。

如图5所示。

■••••••••••••••

r—

:

Wkn：

:

vcc：

:

123

^GNir:

••

Q：

图5方波-三角波仿真原理图

4.3仿真结果

当R4=62.5KQ时，

192.736Hz

Sensitivity（RMS）

3

v

Rise/Fall

Triggerlevel

IISlowchangesignal

Compressionrate:

图6频率图

Oscilloscope—XSCI

Time

ChannelA

ChannelB

0.000s

0.000V

7.850V"

0.000s

0.000V

7.850V

T2-T1

0.000s

0.000V

0.000V

•楽・Agilent嶷觀爲旅询

04.55430VAC

HI

R4W住ns*

RatioRef

Po能r

FVMCTIOMMATH

DCIACIn4WPfi-riad-H~d&

ACV]ft2bVIFreqC^rrtiFj||HullMin

——I——I.——I；..—J—,I

dBm

L0积瞬

MEWU-,

A

level

ENTER

TRIG

LOCAL

500>4ik

丄

^u-toXHoldS网电

泻RANGE/DIGITS&

!

Auto/I

Fu^edOflRearP^nai△

3ARMS

Timew

Scale:

ase

10ms/Diy

Ch-annelAScale:

5V/Div

Ch-annelB

Scale:

5V/Div

Trigger

Edge:

|TJj|X]|V]|Ext]

Xpos.（Div）:

0

Ypos.（Div）:

0

Ypos.（Div）:

0

Level:

oIV

|W][两两屈

芮帀芮口

[Single]|Normal]（Auto]|None|

Ext.trigger

图7输出波形图

£gilentBulli>eter-XH1

图8三角波输出幅值

当&=15KG时,

图9频率图

T2-T1

Timebase

Scale:

10ms/Div

Xpos.（Div）:

0

丽両丽丽

Time

1.234s

1.234s

0.000s

ChannelA

-3.801V

-3.801V

0.000V

ChannelB

512.646mV

512.646mV

0.000V

ChannelAChe

Scale:

|5V/Div

Reverse

Vpos.（Div）:

0[Acirnfoci

5cale:

|5V/Div

Vpos.（Div）:

0fTnmrsnPi图10输出波形图

SaveiExt.trigger

Trigger

Edge:

孑也④回回

Level:

[Single||Normal||Auto||None

Agilent&ulti*eter-ZU1

04•90213VAC

MATH

dBdBm

TRIG

LOCAL

X

FusedonRearPan^i

釦嚎J

庞［蠢

2oovinaou

MixMix

l°3e。

50DV>k

竺雪空

3ARMSJmri

图11三角波输出幅值

3.设计结果与分析

3.1设计结果

示波器显示为输出波形为方波一三角波，频率计测量值与理论值有一定的偏差。

当&=62.5KG时，理论/q200Hz,实际为192.736Hz。

当他=15KG时，理论/心833Hz,实际为745,276Hz。

三角波的输出幅值理论为6V,实际约为4.9Vo

3.2误差分析

仪器自身的误差：

电源和信号源的内阻及电压变化、干扰和噪声都会造成误差；人为误差：

各种数据的处理和数据记录，以及实验的过程中因方法不当产生的人为误差产生。

4.设计体会

通过这次课程设计，加强了我思考和解决问题的能力。

在此次课程设计的过程中,我遇到了许多问题，例如，最初没有明确的思路、对各种参数的选取不够清楚，但是通过查阅课内外的有关资料集网络资料得到了很好的解决。

通过这次的课程实际，让我深深体会到，对于任何事都必须耐心、细致。

5.参考文献

[11童诗白，华成英.模拟电子技术基础，第3版.[ML北京：

高等教育出版社，20011

[2]康华光.电子技术基础（模拟部分），第4版.[Ml.北京：

高等教育出版社，1999

［3］朱定华，吴建新，饶志强.模拟电子技术凶］.北京：

清华大学出版社，2005

［4］高吉祥.模拟电子技术.北京：

电子工业出版社［M］,2004

［5］彭介华.电子技术课程设计指导［M］.北京：

高等教育出版社，2002