用集成运放组成的正弦波方波三角波产生电路.docx
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用集成运放组成的正弦波方波三角波产生电路
物理与电子工程学院
《模拟电路》课程设计
题目:
用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路
专业电子信息工程专业
班级14级电信1班
学号1430140227
学生姓名邓清凤
指导教师黄川
完成日期：
2015年12月
1设计任务与要求3
2设计方案3
3设计原理分析5
4实验设备与器件8
4.1元器件的引脚及其个数8
4.2其它器件与设备8
5实验内容9
5.1RC正弦波振荡器9
5.2方波发生器11
5.3三角波发生器13
6总结思考14
7参考文献15
用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路
姓名：
邓清凤
电子信息工程专业
[摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。
电路形式可采用由运放及分立元件构成：
也可以采用单片机集成函数发生器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。
[关键词]直流稳压电源12VUA741集成芯片波形函数信号发生器
1设计任务与要求
（1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。
（2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。
（3）撰写课程设计报告。
（4）答辩、并提交课程设计报告书
2设计方案
方案一：
采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路
优点：
分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。
缺点：
设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。
图1集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路
方案二：
用8038制作的多波形信号发生器
优点：
具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件
缺点：
成本较高。
图28038制作的多波形信号发生器
注：
本课题只采用方案一：
采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路
3设计原理分析
由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用最常用的，线路比较简单的几种电路加以分析。
1、RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）
图3为RC桥式正弦波振荡器。
其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。
调节电位器RW，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。
R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。
电路的振荡频率
起振的幅值条件
≥2
式中Rf＝RW＋R2＋（R3//rD），rD—二极管正向导通电阻。
调整反馈电阻Rf（调RW），使电路起振，且波形失真最小。
如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf。
如波形失真严重，则应适当减小Rf。
改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。
一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。
图3RC串并联正弦波振荡器
2、方波发生器
由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。
图4所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波—三角波发生器。
它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。
主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。
电路振荡频率
式中 R1＝R1'＋RW'R2＝R2'＋RW"
方波输出幅值 Uom＝±UZ
三角波输出幅值
调节电位器RW（即改变R2／R1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。
如要互不影响，则可通过改变Rf（或Cf）来实现振荡频率的调节。
图4所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波—三角波发生器
3、 三角波和方波发生器
如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图5所示，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。
图6为方波、三角波发生器输出波形图。
由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。
图5方波、三角波发生器输出波形图
电路振荡频率
方波幅值 U′om＝±UZ
三角波幅值
调节RW可以改变振荡频率，改变比值
可调节三角波的幅值。
图6为方波、三角波发生器输出波形图
4实验设备与器件
4.1元器件的引脚及其个数
元件名称
标称值与型号
引脚数
元件个数
直流电源
+12V、-12V
2脚
一个
集成运放
UA741
8脚
三只
普通稳压二极管
5V
2脚
两只
电位器X503
50KΩ
3脚
一只
电位器X502
1KΩ
3脚
一只
普通电阻
1KΩ
2脚
两只
普通电阻
10KΩ
2脚
三只
普通电阻
20KΩ
2脚
一只
一般电容
0.022μF
2脚
一只
一般电容
0.1μF
2脚
两只
表1元器件的引脚及其个数
4.2其它器件与设备
图7面包板1块图8面包板连线65×1扎
5实验内容
5.1RC正弦波振荡器
1、按图3在Proteus中连接实验电路如图9ProteusRC正弦波振荡电路。
并进行仿真，仿真结果如图10示波器产生稳定的波形。
2、按照图3在面包板上连接实物图，如图11（RC正弦振荡电路，方波、三角波在面包板上实物图），连好实物图后在示波器上检查所搭建的电路图并观察所得的波形如图12（RC正弦振荡电路实物在示波器上的电路）
3、观察波形并拍照
图9ProteusRC正弦波振荡电路
图10RC正弦振荡电路在面包板上振荡电路实物图
如图11RC正弦振荡电路在面包板上振荡电路实物图
图12RC正弦振荡电路实物在示波器上的电路
5.2方波发生器
按图4连接实验电路。
1、按图4在Proteus中连接实验电路如图13Proteus方波振荡电路。
并进行仿真，仿真结果如图10示波器产生稳定的波形。
2、按照图3在面包板上连接实物图，如图11（RC正弦振荡电路，方波、三角波在面包板上实物图），连好实物图后在示波器上检查所搭建的电路图并观察所得的波形如图14（方波振荡电路实物在示波器上的波形）
3、观察波形并拍照
图13Proteus方波振荡电路
图14方波振荡电路实物在示波器上的波形
5.3三角波发生器
按图5连接实验电路。
1、按图4在Proteus中连接实验电路如图14Proteus三角波振荡电路。
并进行仿真，仿真结果如图10示波器产生稳定的波形。
2、按照图3在面包板上连接实物图，如图11（RC正弦振荡电路，方波、三角波在面包板上实物图），连好实物图后在示波器上检查所搭建的电路图并观察所得的波形如图15（三角波振荡电路实物在示波器上的波形）
3、观察波形并拍照
图14Proteus三角波振荡电路
图15三角波振荡电路实物在示波器上的波形
图15三角波振荡电路实物在示波器上的波形
6总结思考
主要实现了基UA741芯片设计。
本文的主要工作内容由三个主要方面组成，一部分是有RC串并联振荡电路，一部分是滞回比较器运放电路，另一部分是积分电路的设计。
在本次试验中存在着许多的阻碍，特别是在面包板上搭建电路时，由于芯片没有在面包板上导通，致使无法再示波器上观察到波形。
导致花费了大量的时间来调试电路，没有按时完成实验任务。
通过这次设计，我们更进一步的了解到用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路，还有UA741芯片的特性及其相关的功能。
让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题，通过不断的努力去解决这些问题，解决设计问题的同时自己也在其中有所收获
。
实物的制作也提升了我们的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了我们对模拟电路设计方面的兴趣。
理论与实践得到了很好的结合。
7参考文献
[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第五版）［M].北京：
高等教育出版社，2015.3
[2]uA741的简单介绍_XX文库
[3]ICL8038芯片简介及典型应用_XX文库
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