波形發(fā)生器的模電課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱： 波形發(fā)生器 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　模擬電子電路中，常常需要各種波形信號(hào)，如正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波等，作為測(cè)試信號(hào)或控制信號(hào)等。為了所采集的信號(hào)能夠用于測(cè)量、控制、驅(qū)動(dòng)負(fù)載或送入計(jì)算機(jī)，常常需要將信號(hào)進(jìn)行

2、變換，如將電壓變換成電流、將電流變換成電壓、將電壓變換成頻率與之成正比的脈沖。而我要做的就是設(shè)計(jì)一個(gè)能夠同時(shí)產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波的這樣一個(gè)電路。</p><p>　　矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是他的重要組成部分；因?yàn)楫a(chǎn)生震蕩，就是要求輸出狀態(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持時(shí)間。我選用的事LM358這樣一種比較器。</p>

3、<p>　　再產(chǎn)生矩形波的電路后面接一個(gè)三角波發(fā)生器，矩形波輸入的前提條件下經(jīng)過積分獲得三角波。</p><p>　　在三角波為固定頻率或頻率變化很小的情況下，采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　波形發(fā)生器的任務(wù)與要求…………………………………</p>

4、<p>　　設(shè)計(jì)…………………………………………………………</p><p>　　設(shè)計(jì)思路……………………………………………………</p><p>　　原理圖及PCB圖……………………………………………</p><p>　　電路的分析與計(jì)算…………………………………………</p><p>　　5.1正弦波的分析與計(jì)算………………

5、…………………</p><p>　　5.2三角波的分析與計(jì)算…………………………………</p><p>　　5.3正弦波的分析與計(jì)算…………………………………</p><p>　　5.4課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)……………………………………</p><p>　　附錄…………………………………………………………</p><p>　

6、　參考文獻(xiàn)……………………………………………………</p><p>　　一．波形發(fā)生器的任務(wù)與要求</p><p>　　1.設(shè)計(jì)制作一臺(tái)能產(chǎn)生方波。三角波和正弦波的波形發(fā)生器。</p><p><b>　　二.設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.輸出波形頻率范圍為0.02hz~20khz，且連續(xù)可調(diào)</p&g

7、t;<p>　　2. 正弦波幅值為正負(fù)10v,失真度小于2%。</p><p>　　3.方波幅值為10v。</p><p>　　4.三角波峰值為20v.</p><p>　　5.各種波形幅值均連續(xù)可調(diào)。</p><p>　　6.設(shè)計(jì)電路所需的直流電源。</p><p><b>　　三.設(shè)計(jì)思路&

8、lt;/b></p><p>　　先用一塊LM358運(yùn)放做出方波經(jīng)過積分電路獲得三角波，再由三角波經(jīng)過低通濾波轉(zhuǎn)為正弦波。</p><p>　　四.原理圖及PCB圖 </p><p>　　Multisim　電　路　圖</p><p><b>　　PCB　原　理　圖</b></p><p>&

9、lt;b>　　ＰＣＢ　封　裝　圖</b></p><p>　　五.電路的分析與計(jì)算</p><p>　　沒有接通時(shí)，，滯回比較器V0=+UZ，則集成運(yùn)放同相輸入端，同時(shí)給C充電，使VR由0上升，在Vi之前，不變；當(dāng)時(shí)，V0跳變到-VZ。</p><p>　　當(dāng)V0=-VZ時(shí),,同時(shí)C經(jīng)反向輸入端等效電阻）使VR降低，在VR＞Vi之前V0=-VZ不變

10、，當(dāng)VR＜Vi時(shí)，Vi跳變到+VZ</p><p><b>　?。?）方波部分</b></p><p>　　方波的波幅由穩(wěn)壓管的參數(shù)決定，這里使用１０Ｖ，方波的周期取決于充放電回路RC的數(shù)值。若R或C其中一個(gè)增大，和周期T均會(huì)增大，頻率f也會(huì)增大。</p><p><b>　　計(jì)算周期T：</b></p>&

11、lt;p>　　通過對(duì)方波發(fā)生電路的分析，可以想象，與改變輸出電壓的占空比，就必須使電容正向和反向充電的時(shí)間常數(shù)不同。利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢砸龑?dǎo)電流流經(jīng)不同的通路，則占空比可調(diào)。</p><p><b>　　則可求出周期T：</b></p><p>　　帶入值得T=48.4</p><p>　　f=1/T=20KHz</p>

12、<p><b>　?。ǎ玻┤遣ú糠?lt;/b></p><p>　　在方波發(fā)生電路中，當(dāng)閾值電壓數(shù)值較小時(shí)，可將電容兩端的電壓看成為近似三角波。所以只要將方波電壓作為積分運(yùn)算電路的輸入，在其輸出就得到三角波電壓。如(b)圖的仿真結(jié)果所示，當(dāng)方波發(fā)生電路的輸出電壓u01=-Uz時(shí)，積分運(yùn)算電路的輸出電壓u0將線性下降；而當(dāng)u01=Uz時(shí)，將線性上升。</p><

13、p><b>　　（a）</b></p><p>　　積分電路的輸入電壓u01，而且u01不是+Uz，就是-Uz，所以輸出電壓的表達(dá)式為</p><p>　　式中u0(t0)為初態(tài)時(shí)的輸出電壓。設(shè)初態(tài)時(shí)u01正好從-Uz躍變?yōu)?Uz,則式子變?yōu)?lt;/p><p>　　積分電路反向積分，u0隨時(shí)間的增長(zhǎng)線性下降，一旦u0=-UT，再稍減小，u0

14、1將從+Uz躍變?yōu)?Uz。式子變?yōu)?lt;/p><p>　　U0(t1)為u01產(chǎn)生躍變時(shí)的輸出電壓。積分電路正向積分，u0隨時(shí)間的增長(zhǎng)線性增大，一旦u0=+UT，再稍加增大，u01將從-UZ躍變?yōu)?UZ，回到初態(tài)，積分電路又開始反向積分。電路重復(fù)上述過程，因此產(chǎn)生自己震蕩。</p><p>　　由以上分析可知，u0是三角波，幅值為±UT；u01是方波，幅值為 ±UZ，由于

15、積分電路引入了深度電壓負(fù)反饋，所以在負(fù)載電阻相當(dāng)大的變化范圍里，三角波電壓幾乎不變。</p><p>　　設(shè)正向積分起始值為-UT，終了值為+UT，積分時(shí)間為二分之一周期，則有</p><p><b>　　+UT=</b></p><p><b>　　得出震蕩周期</b></p><p><b

16、>　　震蕩頻率</b></p><p>　　調(diào)節(jié)電路中的R5，可以改變震蕩頻率和三角波的幅值。</p><p><b>　　仿真結(jié)果：</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p><b>　?。?）正弦波部分</b></p>

17、<p>　　在三角波電壓為固定頻率或頻變化很小的情況下，可以考慮用低通濾波（或帶通濾波）的方法將三角波變換為正弦波，輸入電壓的頻率等于輸出電壓的頻率。</p><p>　　將三角波按傅里葉級(jí)數(shù)展開</p><p>　　其中Um是三角波的幅值。</p><p><b>　　電路如下圖（a）</b></p><p&

18、gt;<b>　　(a)</b></p><p><b>　　仿真結(jié)果：</b></p><p><b>　?。ǎ猓?lt;/b></p><p>　?。?）課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)</p><p><b>　　六.附錄：</b></p><p>

19、;　　Multisim——是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。</p><p>　　Protel 99 SE-----是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就

20、在國(guó)內(nèi)開始使用，在國(guó)內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用PROTEL。</p><p>　　PCB（PrintedCircuitBoard）-----中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，