三角波原理以及应用实验设计.docx

1、三角波原理以及应用实验设计 课程设计报告题目：方波-三角波产生设计与仿真课程名称：模拟、数字电路课程设计学生姓名：学号：所在专业：所在班级：指导教师：日期：论 文（设 计）任 务 书课程编号j1630017课程名称模拟、数字电路课程设计周数1实施地点电子技术实验室班级电气1071人数32起止时间第十八周形式集中 分散指导教师孔艳秀论文（设计）进度安排1、周一至周二：查阅资料，进行原理分析2、周三：电路设计与EDA仿真3、周四：老师指导与答疑，地点另定。可以进电子实验室做实物。4、周五：上午继续仿真，或做实物。下午各班长交本班设计报告， 论文（设计）内容一、设计一个用集成运算放大器构成的方波-三

2、角波产生电路。指标要求如下：1、方波重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度（6-6.5）V。2、三角波重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度（1.5-2）V。3、频率检测 检测出频率值并用数码管显示二、参考电路：模电教材P441图8.3.7；数电教材（P245/74LS161；P157/74LS48，七段管BS201，至少有四位）。要使用一个开关，起启动和停止计数作用。要求(包括纪律要求和报告书要求)1、根据任务确定电路方案，并选取元件参数。使用Workbentch EDA进行仿真，使输出指标满足任务中的规定，并给出输出波形和数据。2、设计必须独立进行为主。若有实物制作可以小组形式在教

3、师指导下进行。3、设计报告内容包括：总体方案，系统各环节电路设计，相关说明与相关计算。设计报告前面附此任务书，后含有电路设计图和仿真结果。有实物的可以提交实物。模拟、数字课程设计报告【总体方案】：用集成运算放放大器构成方波三角波产生电路。指标要求如下：1、方波：重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度（6-6.5）V。2、三角波：重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度（1.5-2）V。3、频率检测：检测出频率值并用数码管显示因此该电路需要有矩形波发生电路，然后将输出的方波作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出端就可得到三角波电压。这样就实现了方波三角波产生电路。再加入频率计测出频率

4、，并通过用计数器和数码管的显示来求频率。【各部分电路设计】：1 矩形波（方波）发生电路 因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求两种状态自动地相互转换，所以电路需引入负反馈；因为输出状态需按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化。因此它由滞回比较器和RC电路组成。RC回路作为延迟环节，又作为反馈网路。如图所示 图1 滞回电压比较器 图2 滞回电压比较器的直流传递特性图中滞回比较器输出电压uo=Uz，阈值电压： 通过调整参数R1与R2可以改变Uc的幅值，调整R1、R2、R3和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。要改变输出电压Uo的

5、振幅，则要换稳压管以改变Uz。根据要求可以设置稳压管的Uz=6V。R1和R2的阻值可设置为10k。电容C和R则根据要求在仿真中调节，用频率计来测试，使输出频率为500Hz。2 三角波发生电路将滞回电压比较器级联一积分器，再将积分器的输出作为比较器的输入，如图4所示。由于积分器可将方波变为三角波，而比较器的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，图4电路的输出电压uo1为方波，uo2为三角波，如图5所示。下面分析其振荡周期。图4 方波三角波发生器积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半，由积分器关系式或注意到，故振荡频率则为 图5 方波三角波发生器的输出波形方波三角波发生

6、器的设计 （1）双稳压二极管的稳定电压根据方波幅值选取，电阻R3根据双稳压二极管的最大电流确定。 （2）电阻R1和R2根据三角波的幅值确定。 （3）电阻R和电容C则根据振荡频率要求确定，电容C的值不宜太大，以减小积分误差。3 频率检测电路测方波发生电路输出的方波的频率，将输出的方波作为计数器的CP输入，使其计数，并用数码显示管显示。数码管显示的数字就是通过计数器的波形数（CP脉冲个数），设置一个开关，控制CP的输入，由数码显示管显示的数值来判断输出方波的频率。同理也可得到三角波的频率。【电路设计图】：方波三角波发生器：【电路仿真结果】：用示波器看波形：用测量器测量的数值：用示波器测方波的峰值：用示波器测三角波的峰值：元件值：， ， 根据理论的值：由仿真的出的值：仿真结果分析：方波： A=6.009V, 满足要求6V6.5V误差E=(6.009-6.2)/6.2-3.08%，满足要求10%三角波：A=1.898V,满足要求1.5V2.0V误差E=（1.742-1.8）/1.8-3.22%，满足要求10%频率： f=500.314Hz，要求500Hz误差E=（500.314-515.3）/515.3-2.91%，满足要求10%