矩形波变正玄波变三角波课程设计.docx

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矩形波变正玄波变三角波课程设计

低频函数信号发生器

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1、电路及工作原理

1、矩形波发生电路及工作原理

电路图：

（1）、基本组成部分

1）、开关电路：

因为输出只有高电平和低电平两种情况，即两个暂态；故采用电压比较器。

2）、反馈网络：

因需自控，在输出为某一暂态时孕育翻转成另一暂态的条件，故应引入反馈。

3）、延迟环节：

要使两个暂态均维持一定的时间，故采用RC环节实现，从而决定振荡频率。

（2）、工作原理

电路通过RC充放电来实现输出状态的自动转换。

分析电路，可知道滞回比较器的门限电压

。

当

输出为

时，

通过R对C充电，直到C上的电压

上升到门限电压

，此时输出

反转为

，电容C通过R放电，当C上的电压

下降到门限电压

，输出

再次反转为

，此过程周而复始，因而输出方波。

输出方波的周期

2、三角波发生电路及工作原理

（1）、电路组成

用积分运算电路可将方波变为三角波，因此在矩形波发生电路的基础上加一个积分放大电路即可得到三角波发生电路。

（2）、工作原理

三角波发生电路是用正相输入滞回比较器与积分电路组成，与前面电路相比较，积分电路代替了一阶RC电路用作恒流充放电电路，从而形成线性三角波，同时易于带负载。

分析滞回比较器，可得

，分析积分电路有

，所以有

，

。

3、正玄波发生电路

折线逼近法：

折线法是用多段直线逼近正弦波的一种方法。

其基本思路是将三角波分成若干段，分别按不同比例衰减，所获得的波形就近似为正弦波。

下图画出了波形的1/4周期，用四段折线逼近正弦波的情况。

图中UImax为输入三角波电压幅值。

根据上述思路，可以采用增益自动调节的运算电路实现。

利用二极管开关和电阻构成反馈通路，随着输入电压的数值不同而改变电路的增益。

在ωt=0°~25°段，输出的“正弦波”用此段三角波近似（二者重合），因此，此段放大电路的电压增益为1。

由于ωt=25°时，标准正弦波的值为sin25°≈0.423，这里uO=uI=25/90UImax≈

0.278UImax，所以，在ωt=90°时，输出的“正弦波”的值应为uO=0.278/0.423UImax≈0.657UImax。

在ωt=50°时，输入三角波的值为uI=50/90UImax≈0.556UImax，要求输出电压uO=0.657UImax×sin50°≈0.503Umax，可得在

25°~50°段，电路的增益应为

∆uO/∆uI=0.503−0.278/0.556−0.278=0.809。

在ωt=70°时，输入三角波的值为uI=70/90UImax≈0.778UImax，要求输出电压uO=0.657UImax×sin70°≈0.617UImax，可得在50°~70°段，电路的增益应为∆uO/∆uI=0617−0.503/0.778−0.556=0.514

在ωt=90°时，输入三角波的值为uI=UImax，要求输出电压uO≈0.657UImax，可得在70°~90°段,电路的增益应为∆uO/∆uI=0.657−0.6171/1−0.778=0.180。

2、参数的选择

第一部分先选择适当的参数仿真调试出方波，然后根据要求方波输出电压为8V故调节R4，使幅值大约为8V，又频率为500-1000Hz故周期为1-2s，由

可知调节R1、R2、RC都可以调节周期即可以调节频率；

第二部分选择适当的参数调试出三角波即可；

第三部分二极管D1～D3及相应的电阻用于调节输出电压uO>0时的增益，二极管D4～D6及相应的电阻用于调节输出电压uO<0时的增益。

下面以输入电压uI<0（uO>0）为例来分析电路的工作原理。

当输入电压uI<0.278UImax时，增益为1，要求图中所有二极管均不导通，所以反馈电阻Rf=R。

据此可以选定Rf=R的阻值均1kΩ。

当ωt=25°~50°时，电压增益为0.809，要求D1导通，则应满足（R1//Rf）/R=0.809，即R1/R1+R=0.809，解出R1=4.236kΩ。

由于在ωt=25°这一点，D1开始导通，所以，此时二极管D1正极电位应等于二极管的阈值电压Vth。

由图可得

（uO−VEE/R1+R4）R4+VEE=Vth

式中uO是ωt=25°时输出电压的值，即为0.278UImax。

可求得R4的值。

当ωt=50°~70°时，电压增益为0.514，要求D1、D2导通，则应满足（R2//0.809R）/R=0.514，即0.809R2/R2+0.809R=0.514，解出R2。

由于在ωt=50°这一点，D2开始导通，则可求出R5的值。

当ωt=70°~90°时，电压增益为0.180，要求D1、D2和D3导通，则应满足（R3//0.514R）/R=0.180，即

0.514R3/R3+0.514R=0.180，解出R3。

3、仿真原理图、波形图

1、矩形波变三角波的原理图、波形图：

2、三角波变正玄波原理图、波形图

3、正弦波放大

3、总结

经过本次试验我明白了ewb软件的基本使用方法，也知道了ewb软件的一些基本功能。

在制作实物之前我们先用软件进行仿真，调试出适当的参数然后可以在制作实物的时候节省很多的事情。

在软件上调试数据也比实物中调试简单、方便。

也学会了设计函数发生器制作正弦波，三角波，矩形波。