方波三角波正弦波_鋸齒波發(fā)生器

1、電 子 工 程 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求1前言2方波、三角波、正弦波發(fā)生器方案 2.1原理框圖3 各組成局部的工作原理 3.1方波發(fā)生電路的工作原理 3.2方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 3.3三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 3.4方波一鋸齒波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 3.5總電路圖方波三角波正弦波函數(shù)信號發(fā)生器摘要波形函數(shù)信號發(fā)生器廣泛地應(yīng)用于各場所。 函數(shù)信號發(fā)生器應(yīng)用范圍： 通信、播送、 電視系統(tǒng)中，都需要射頻高頻發(fā)射，這里的射頻波就是載波。除供通信、儀表和自 動(dòng)控制系統(tǒng)測試用外， 還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域， 而我設(shè)計(jì)的正是多種波形發(fā)生器。 設(shè)計(jì)了多種波形發(fā)生器，該發(fā)生器通過將滯回電壓比擬器的輸出信號

2、通過RC 電路反應(yīng)到輸入端，即可組成矩形波信號發(fā)生器。然后經(jīng)過積分電路產(chǎn)生三角波，三角波通過低 通濾波電路來實(shí)現(xiàn)正弦波的輸出。其優(yōu)點(diǎn)是制作本錢低，電路簡單，使用方便，頻率和 幅值可調(diào)，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。函數(shù)波形信號發(fā)生器。 能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形 正弦波、 方波、 三角波、鋸齒波和脈沖波等信號，頻率范圍可從幾個(gè)微赫到幾十兆赫函數(shù)信號發(fā)生器 在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途而因此電子專業(yè)的學(xué)生，對函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)，仿真，制作已成為最根本的一 種技能，也是一個(gè)很好的鍛煉時(shí)機(jī)，是一種綜合能力的鍛煉，它涉及根本的電路原理知 識，仿真軟件的使用，以及電路的搭建，既考驗(yàn)根底知識的

3、掌握，又鍛練動(dòng)手能力。關(guān)鍵詞：振蕩電路；電壓比擬器；積分電路；低通濾波電路設(shè)計(jì)要求1設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試方波、三角波、正弦波發(fā)生器。2輸出波形：方波、三角波、正弦波；鋸齒波3.頻率范圍：在0.02 20KHz范圍內(nèi)且連續(xù)可調(diào)1前言在人們認(rèn)識自然、改造自然的過程中，經(jīng)常需要對各種各樣的電子信號進(jìn)行測量， 因而如何根據(jù)被測量電子信號的不同特征和測量要求，靈活、快速的選用不同特征的信 號源成了現(xiàn)代測量技術(shù)值得深入研究的課題。 信號源主要給被測電路提供所需要的 信號各種波形 ，然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù)?？梢娦盘栐丛诟鞣N實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和實(shí) 驗(yàn)測試處理中，它不是測量儀器，而是根據(jù)使用者的要求，作為鼓勵(lì)源，仿真

4、各種測試 信號，提供應(yīng)被測電路，以滿足測量或各種實(shí)際需要。波形發(fā)生器就是信號源的一種，能夠給被測電路提供所需要的波形。傳統(tǒng)的波 形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不 能根據(jù)實(shí)際需要靈活擴(kuò)展。隨著微電子技術(shù)的開展，運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)，通過巧妙的軟件 設(shè)計(jì)和簡易的硬件電路， 產(chǎn)生數(shù)字式的正弦波、 方波、三角波、鋸齒等幅值可調(diào)的信號 與現(xiàn)有各類型波形發(fā)生器比擬而言，產(chǎn)生的數(shù)字信號干擾小，輸出穩(wěn)定，可靠性高，特 別是操作簡單方便。2方波、三角波、正弦波發(fā)生器方案2.1原理框圖圖1方波、三角波、正弦波、鋸齒波信號發(fā)生器的原理框圖該發(fā)生器通過將滯回電壓比擬器的輸出信號通

5、過RC電路反應(yīng)到輸入端，即可組成矩形波信號發(fā)生器。然后經(jīng)過積分電路產(chǎn)生三角波，通過改變方波的占空比不僅可以得 到鋸齒波，還可得到額外的矩形波。三角波通過低通濾波電路來實(shí)現(xiàn)正弦波的輸出。然 后將各種信號通過比例放大電路得到需要幅值；峰峰值的信號波該電路具有結(jié)構(gòu)、思路簡單，運(yùn)行時(shí)性能穩(wěn)定且能較好的符合設(shè)計(jì)要求，對原器件要 求不高，且本錢低廉、調(diào)整方便,3 各組成局部的工作原理3.1方波發(fā)生電路的工作原理圖2方波信號發(fā)生原理此電路由反相輸入的滯回比擬器和 RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓 +Uz,此時(shí)滯回電壓比擬器的門限

6、電壓為 UTH2輸出信號通過R對電容C1正向充電，充電波形如圖3箭頭所示。當(dāng)該電壓上升到UTH2時(shí)，電路的輸出電壓變?yōu)橐籙Z,門限電壓也隨之變?yōu)閁TH1電容C1經(jīng)電阻R放電。當(dāng)該電壓下降到U TH1時(shí)輸出電壓又回到+Uz, 充放電波電容又開始正相充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。圖3 方波信號發(fā)生波形3.2方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理1 .電路的組成圖 4 積分電路產(chǎn)生三角波根據(jù)RC積分電路輸入和輸出信號波形的關(guān)系可知，當(dāng)RC積分電路的輸入信號為 方波時(shí)，輸出信號就是三角波，由此可得，利用方波信號發(fā)生器和RC積分電路就可以 組成三角波信號發(fā)生器。如圖4該電路的工作原理是：方波信號發(fā)

7、生器輸出的方波輸入積分電路，在積分電路的輸 出端得到三角波信號。積分電路的輸出端除了輸出三角波信號外，還通過電阻Rl. Rp1 將三角波信號反應(yīng)到滯回電壓比擬器的輸入端，將三角波信號整形變成方波信號輸 出。該電路工作波形圖如圖5圖5三角波2 .振蕩頻率因?yàn)?，該電路振蕩信號的頻率與三角波輸出信號的幅度有關(guān)，所以要確定該電路的 振蕩頻率，必須先確定三角波信號的輸出幅度。三角波輸出信號的幅度等于滯回電壓比 較器的閾值電壓，根據(jù)疊加定理可求出滯回電壓比擬器的閾值電壓為u+=UOR1/(R1+R2)-UOR2(R1+R2)=u-=0由此可得輸出信號的幅度為： Uom=UTH=R1Uz/R2設(shè)積分電路的輸

8、出電壓從+Uom到一Uom所需要的時(shí)間為t，根據(jù)積分電路輸出電壓 和輸入電壓的關(guān)系式可得2Uom=uo1*t/(C*R4)即 t=2R4*C1*Uom/Uz=2R1*R4*C1/R2因三角波信號的周期為 2t, 所以三角波輸出信號的頻率為f=R2/(4R1*R4*C1)3.3 三角波- 正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理圖6 三角波產(chǎn)生正弦波原理圖原理：采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。圖 7 正弦波3.4 方波鋸齒波轉(zhuǎn)換電路的工作原理圖 8 鋸齒波產(chǎn)生原理圖三角波信號的特征是波形上升和下降的斜率相同， 當(dāng)波形上升和下降的斜率不同時(shí)， 三角波就轉(zhuǎn)化成鋸齒波。根據(jù)這個(gè)特征，只要將圖4 的電路中的積分

9、電路改成時(shí)間常數(shù)隨方波輸出極性而變化的電路，即可組成鋸齒波信號發(fā)生器。圖7中的二極管D3和D4的作用是改變積分電路的時(shí)間常數(shù)，當(dāng)輸入為 +Uz時(shí)，D3導(dǎo)通，D4斷開，積分電路的時(shí) 間常數(shù)為R(8到12)C1 ;當(dāng)輸入為一Uz時(shí)，D3斷，D4通，積分電路的時(shí)間常數(shù)為 R(6 到12 )C 1 .可得T=t 1+t 2=2(R4+R5)R1C1/R2波形圖如圖9圖9 鋸齒波3.5 總電路圖圖9 總電路圖圖中 S1 開關(guān)可實(shí)現(xiàn)各種波形切換，滑動(dòng)變阻器 Rp2 可實(shí)現(xiàn)不同頻率調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié) Rp1 可實(shí)現(xiàn)方波占空比的調(diào)節(jié)，最主要的是可將三角波轉(zhuǎn)換為鋸齒波，調(diào)節(jié)Rp3可調(diào)節(jié)輸出波形不同的幅值。5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)為

10、期幾天的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這幾天的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、及電路搭建過程中我感觸 頗深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。通過對函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我掌握了常 用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、搭建方法；以及如 何提高電路的性能等等。通過對函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我還深刻認(rèn)識到了“理論聯(lián)系實(shí)際的這句話的重 要性與真實(shí)性。而且通過對此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且 也穩(wěn)固了以前知道的知識。最重要的是在實(shí)踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用 的真諦。也明白老師為什么要求我們做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)的原因。他是為了教會(huì)我們?nèi)绾?運(yùn)用所學(xué)的知識去解決實(shí)際的問題，提高我們的動(dòng)手能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路的焊接以 及調(diào)試過程中，我個(gè)人感覺調(diào)試局部是最難的，因?yàn)槟憷碚撚?jì)算的值在實(shí)際當(dāng)中并不一 定是最正確參數(shù)，我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)的數(shù)值以期到達(dá)最好。而參數(shù)的調(diào)試 是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累過程，沒有經(jīng)驗(yàn)是不可能在短時(shí)間內(nèi)將其完成的，而這個(gè)可能也是老 師要求我們加以提高的一個(gè)重要方面吧！其次，這次課程設(shè)計(jì)提高了我的團(tuán)隊(duì)合作水平，使我們配合更加默契，體會(huì)了在接好電路后測試出波形的那種喜悅，體會(huì)到成功來自于汗水，體會(huì)到成果的來之不易在實(shí)驗(yàn)過程中，我們遇到了不少的問題。比方：波形失真，甚至不出波形這樣的問