幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器

1、遼寧工 業(yè)大學 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計（論文） 起止時間: 2013.7.1 2013.7.12 題目：幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器 專業(yè)班級: 學 號: 學生姓名: （簽字） 指導教師: 4診劈本科生課程設(shè)計（論文） 院（系）： 課程設(shè)計 題目 課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語 學生姓名 教研室: 專業(yè)班級 幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器 設(shè)計任務(wù)： 1. 現(xiàn)設(shè)計并制作能產(chǎn)生鋸齒波波形信號輸出的函數(shù)發(fā)生器。 2. 設(shè)計電路所需的直流穩(wěn)壓電源。 功能要求： 1. 輸出的波形工作頻率范圍0.02Hz1kHz連續(xù)可調(diào) 2. 方波幅值 10V。 3. 波峰峰值20V;各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)。 設(shè)計要求：

2、 （ 論 文 ） 任 務(wù) 1 .分析設(shè)計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、 指標及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。 2 .確定合理的總體方案。對各種方案進行比較，以電路的先進性、 結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件 的來源，敲定可行方案。 3 .設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元 電路，逐個設(shè)計。 4. 組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向, 采用左進右出的規(guī)律擺放各電路，并標出必要的說明。 平時: 總成績: 論文質(zhì)量: 答辯: 指導教師簽字: # 注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60%

3、答辯20%以百分制計算 本科生課程設(shè)計（論文） 在我們?nèi)粘Ｉ钪?，以及一些科學研究中，鋸齒波是常用的基本測試信號。 在無線電通信，測量，自動化控制等技術(shù)領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用著各種類型的信號發(fā)生 器此外，如在示波器、電視機等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運動，以利用 熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時基電路。例如，要在示波器熒光屏 上不失真地觀察到被測信號波形，要求在水平偏轉(zhuǎn)板加上隨時間作線性變化的電 壓一一鋸齒波電壓，使電子束沿水平方向勻速搜索熒光屏。而電視機中顯像管熒 光屏上的光點，是靠磁場變化進行偏轉(zhuǎn)的，所以需要要用鋸齒波電流來控制。因 此鋸齒波發(fā)生器是我們在學習，科學研究等方面不可缺少的

4、工具。 關(guān)鍵字：鋸齒波發(fā)生器；直流穩(wěn)壓電源;遲滯比較器。 III 第1章 幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計方案論證 1.1 1.2 1.3 1.4 幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器的應(yīng)用意義 幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計的要求及技術(shù)指標 設(shè)計方案論證 總體設(shè)計方案框圖 第2章幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器各單元電路設(shè)計 2.1遲滯比較器電路設(shè)計 2.2積分器電路設(shè)計 2.3直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計與分析 第3章幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器整體電路設(shè)計 3.1整體電路圖及工作原理 3.2電路參數(shù)計算 3.3整機電路性能分析. 第4章設(shè)計總結(jié) 參考文獻 10 附錄I總體電路圖 11 附錄II元器件清單 12 本科生課程設(shè)計

5、（論文） 第1章幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計方案論證 1.1幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器的應(yīng)用意義 人類社會已經(jīng)進入信息化時代，信息社會的發(fā)展離不開電子產(chǎn)品的發(fā)展。鋸 齒波和正弦波、三角波是常用的基本測試信號。此外，如在示波器、電視機等儀 器中，為了使電子按照一定規(guī)律運動，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn) 生器作為時基電路。例如，要在示波器熒光屏上不失真地觀察到被測信號波形， 要求在水平偏轉(zhuǎn)板加上隨時間作線性變化的電壓一一鋸齒波電壓，使電子束沿水 平方向均勻搜索熒光屏。而電視機顯像管熒光屏上的光點，是靠磁場變化進行偏 轉(zhuǎn)的，所以需要用鋸齒波電流來控制。因此，鋸齒波在實際中有廣泛的應(yīng)用。由 于不

6、同的電子產(chǎn)品可能需要不同頻率及幅度的鋸齒波，設(shè)計可調(diào)電阻就會得到與 它匹配的波形，從而使得它能正常工作，使它的工作效率達到最高。 1.2幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器設(shè)計的要求及技術(shù)指標 設(shè)計要求： 分析設(shè)計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、指標及應(yīng)用 環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案， 繪制結(jié)構(gòu)框圖。確定合理的總體方案。 對各種方案進行比較，以電路的先進性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易 等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。設(shè)計各單元電路?？傮w 方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。組成系統(tǒng)。在一定幅 面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左

7、進右出的規(guī)律擺放各電路， 并標出必要的說明。 功能要求： 輸出的波形工作頻率范圍0.02Hz1kHz連續(xù)可調(diào); 方波幅值 10V。 波峰峰值20V;各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)。 1.3設(shè)計方案論證 方案（一） 設(shè)計一個集成電路，可以直接對其進行調(diào)頻調(diào)幅。這種電路的性能好， 而且使用能力強，工作范圍大。但是這種電路大多采用集成元件，成本較高。 并且它的工藝要求較高，焊接等技術(shù)要求都很高。因此不易選擇此設(shè)計方案。 方案（二） ，并且器件價格便宜。因此本次設(shè)計選擇此方案。 設(shè)計一個鋸齒波發(fā)生器和一個穩(wěn)壓源。鋸齒波發(fā)生電路需要同相輸入遲 滯比較器和充放電時間常數(shù)不等的積分器構(gòu)成。這種設(shè)計基于電路簡單，

8、性 能較為良好，器件選擇靈活 1.4總體設(shè)計方案框圖 直流穩(wěn)壓電源屮 遲滯比較器 圖1.1總體設(shè)計框圖 第2章幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器各單元電路設(shè)計 2.1遲滯比較器電路設(shè)計 遲滯比較器是一個具有遲滯回環(huán)特性的比較器。圖2.1所示為反相輸入遲滯 比較器原理電路，它是在反相輸入單門限電壓比較器的基礎(chǔ)上引入了正反饋網(wǎng)絡(luò)。 由于正反饋作用，這種比較器的門限電壓是隨輸出電壓的變化而改變的。它的靈 敏度低一些，但抗干擾能力卻大大提高了 圖2.1反向輸入比較器 3 2.2積分器電路設(shè)計 積分電路時一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號運算電路，它是組成模擬計算機的 基本單元，可以實現(xiàn)對微分方程的模擬。同時，積分電路也

9、是控制和測量系統(tǒng)中 常用的重要單元，利用其充放電過程可以實現(xiàn)延時、定時以及各種波形的產(chǎn)生。 電路組成如圖2.2,根據(jù)理想運放工作在線型區(qū)時“虛短”和“虛斷”的特點 可知：電路的輸出電壓與電容兩端的電壓成正比，而電路的輸入電壓與流過電容 的電容成正比。 圖2.2積分電路 由于集成運放的反相輸入端“虛地”，故輸出電壓等于輸入電壓可見輸出電壓 與電容兩端電壓成正比。 本科生課程設(shè)計（論文） 2.3直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計與分析 直流穩(wěn)壓電源是提供直流電壓的電源設(shè)備，由電源變壓器，整流，濾波，和 穩(wěn)壓電路四部分組成，圖示為由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路圖，其整 流部分為單相橋式整流電路，濾波部分為電

10、容濾波電路，穩(wěn)壓部分為串聯(lián)穩(wěn)壓電 路.對輸入電壓的要求，輸入電壓的選取原則是，在最壞的條件下仍能保證調(diào)整 管處于放大狀態(tài)，不能飽和.對調(diào)整管的要求，晶體管的額定電流Icm應(yīng)大于輸出 電流.晶體管的耐壓應(yīng)高于輸入電壓，晶體管的最大允許耗散功率應(yīng)大于調(diào)整管集 電極最大功率。 1）電源變壓器 將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷?，一般次級電?u2較小。 2）整流電路 將變壓器次級交流電壓u2變成單向的直流電壓u3,它包含直流成份和許多諧 波分量。 3）濾波電路 濾除脈動電壓u3中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓 u4。該電壓往往隨 電網(wǎng)電壓和負載電流的變化而變化。 4）穩(wěn)壓電路 它能在電網(wǎng)電

11、壓和負載電流的變化時，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流 穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標。 直流穩(wěn)壓電源如下圖所示，則 n I - I .卯#三|平八2 5屮 電路中T1、R1、Dz1為穩(wěn)壓電源的啟動電路，當輸入電壓為一定時，且高于 Dz2的穩(wěn)定電壓Vz2時，穩(wěn)壓管兩端電壓Vz2使T1導通，整個電路進入正常工作 狀態(tài)。輸出電壓的最大電壓和最小電壓分別為 R3+ R4 W0 F j =X = Kr g/f4 k m I + ”/f- + RA .900 仏二 一 w =9F RA+R, 21600 因此，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為9至18V,符合本實驗要求。如圖2.3 :m J B

12、cweaw jr niEQ ：: 05丄血 ：Q2 ： Bes4eBW ftS lOkO 230080 T ? T _j33d- 1- ；1：uF：: QI 2tt2905A DI u: RP. . 口 舞Of! OPAMP 3T BASIC 2 - - -3000 TKey-A 50% 134 XlHM60iR3 3mQ 圖2.3直流穩(wěn)壓電源電路 5 第3章 幅度頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器整體電路設(shè)計 3.1整體電路圖及工作原理 1 .電路組成 圖3.1所示為一個鋸齒波發(fā)生電路。圖中集成運放U1i組成遲滯比較器；二 極管V、VD2和電位器Raw,使積分電路的充放電回路分開，故 A2組成充放電時 間

13、常數(shù)不等的積分電路。調(diào)節(jié)電位器 Rw滑動端的位置，使Rw1遠小于Rw2，則電 容放電的時間常數(shù)將比充電的時間常數(shù)小得多，于是放電過程很快，而充電過程 很慢，即可得鋸齒波。遲滯比較器輸出的矩形波加在積分電路的反相輸入端，而 積分電路輸出的鋸齒波又接到遲滯比較器的同相輸入端，控制遲滯比較器輸出端 的狀態(tài)發(fā)生跳變，從而在A2的輸出端得到周期性的鋸齒波。 圖3.1鋸齒波發(fā)生電路 2.整體電路 本科生課程設(shè)計（論文） 假設(shè)初始時刻滯回比較器輸出端為高電平，而且假設(shè)積分電容上的初始電壓 為零。由于Ai同相輸入端的電壓U +同時與Uoi和Uo有關(guān)，根據(jù)疊加原理，可得: RlUo1+ R2 U R4+R2R4

14、+R2 則此時U+也為高電平。 間往負方向線性增長， 輸出端將發(fā)生跳變，使 但當Uoi=+ Uz時，積分電路的輸出電壓 Uo將隨著時 U+隨之減小，當減小至U + =U_=0時，滯回比較器的 Uoi= -Uz，同時U+將跳變?yōu)橐粋€負值。以后，積分 U+也隨之增大，當增大至 Uoi= + Uz,同時 U + 電路的輸出電壓將隨著時間往正方向線性增長， U+=u_ = o時，滯回比較器的輸出端再次發(fā)生跳變，使 也跳變?yōu)橐粋€正值。然后重復(fù)以上過程，于是可得滯回比較器的輸出電壓 Uo1 為矩形波，而由于積分電路的充放電時間不等，故積分電路輸出電壓為鋸齒 波。如圖3.3所示： 7 i 劈本科生課程設(shè)計（

15、論文） 9 邇違B EkT. TrsgQ 81間 -1,005 ms mV T1 婦 T2 N + -I rs-Ti 時I司殆ifi追A 比例t匕聊 pT VQv 5畳 fof teS I YiT JMc I e/A I A?B I AC I 迪道B -7 比例 I lO mVE 1 立波峰峰值20V;各種輸出波形幅值均 連續(xù)可調(diào)。基本達到設(shè)計要求。 本科生課程設(shè)計（論文） 第4章設(shè)計總結(jié) 本次設(shè)計經(jīng)過反復(fù)論證最終敲定這種方案。翻閱大量論文、書刊，在老師指 導下，順利完成。所設(shè)計的電路簡單完整，器件參數(shù)給定，性能較好。但還缺少 實際調(diào)試，具體應(yīng)用能力有待考核。由于設(shè)計者能力有限，及時間倉促，出

16、現(xiàn)的 問題還是很多。以后的設(shè)計中會積極更正。 兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學習的知識， 也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在 這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體 會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和 薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。 我從這次的設(shè)計中還感受到堅持的重要性。做事情不能輕言談放棄，雖然過 程不順利，與想象中相去甚遠。但是只要我們能堅持，朝著自己既定的目標前進, 就一定會走到終點。一點小小的挫折實際上是在為最后的美景做鋪墊，當我們守 得云開見月明的時候，就會發(fā)現(xiàn)沿

17、途的曲折其實是在考驗我們的目標是否堅定。 堅持下來，我們會收獲豐碩的果實。 13 1 2 3 4 7 8 參考文獻 198& 童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版），高等教育出版社， 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，1988。 陳大欽，電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗，高等教育出版社，2000。 楊素行，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程（第二版），高等教育出版社，1997 譚博學，集成電路原理及應(yīng)用。電子工業(yè)出版社。2004 卜益民。模擬電子技術(shù)。北京郵電大學出版社。2003 孫余剴，模擬集成電路基礎(chǔ)與應(yīng)用。電子工業(yè)出版社。2005 胡宴如，模擬電子技術(shù)（第二版）高等教育出版社2006 附錄I總體電路圖 11 LI3 15 19 OPAMP 3T BASIC 35 樂4AM D7A IbAT74 BATT4 R3 iokn LA/W- 10hD -VA- WkQ