方波正弦波三角波轉(zhuǎn)換器

1、右目右士號(hào)課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)方波三角波正弦波的函數(shù)轉(zhuǎn)換器學(xué)院名稱：信息工程學(xué)院專業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：評(píng)分： 教師：20 12 年 02 月 22 日17右目右士號(hào)模擬電路課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 11 -20 12 學(xué)年 第2學(xué)期 第1周一1.5周題目設(shè)計(jì)制作一個(gè)產(chǎn)生方波-三角波-正弦波函數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)容及要求1輸出波形頻率范圍為0.2KHz20kHz且連續(xù)可調(diào)；2正弦波幅值為± 2V;3 方波幅值為2V;4三角波峰-峰值為2V,占空比可調(diào)；5設(shè)計(jì)電路所需的直流電源可用實(shí)驗(yàn)室電源。進(jìn)度安排1 .布置任務(wù)、查閱資料、選擇方案，領(lǐng)儀器設(shè)

2、備：2天；2 .領(lǐng)元器件、制作、焊接：3天3 .調(diào)試+驗(yàn)收：2.5天4 .提交報(bào)告：2011-2012學(xué)年第二學(xué)期37周學(xué)生姓名：指導(dǎo)時(shí)間：第11.5周指導(dǎo)地點(diǎn)：E樓508室任務(wù)下達(dá)20 12年2月12日任務(wù)完成20 12年2月22 日考核方式1.評(píng)閱口， 2. 答辯口 3. 實(shí)際操作口，4.其它指導(dǎo)教師系（部）主任摘要波形發(fā)生器正被各大院校和科研場(chǎng)所廣泛的應(yīng)用。 但是，隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的 發(fā)展，單一的波形發(fā)生器已經(jīng)不能滿足人們的要求， 而我們?cè)O(shè)計(jì)的正是多種波形發(fā)生 器。本文所設(shè)計(jì)的電路是通過集成運(yùn)算放大器長生不同的波形， 先通過同相滯回比較 電路產(chǎn)生方波，然后方波通過積分電路轉(zhuǎn)換成三角波

3、， 最后由濾波電路將三角波轉(zhuǎn)換 成正弦波，從而完成波形的轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵字：同相滯回比較電路，積分電路，濾波電路目錄第一章設(shè)計(jì)要求 1第二章系統(tǒng)組成及原理 22.1 系統(tǒng)組成 22.2 工作原理 2第三章電路方案設(shè)計(jì) 3方案一 33.1 方波一三角波轉(zhuǎn)換電路 33.2 三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路 3方案二 4第四章元件設(shè)計(jì) 64.1 方波一三角波轉(zhuǎn)換電路元件 64.2 三角波一正弦波轉(zhuǎn)換電路元件 6第五章實(shí)驗(yàn)分析 75.1 安裝與調(diào)試 75.2 性能測(cè)試及分析7第六章結(jié)論與心得 10參考文獻(xiàn) 10附錄 111總原理圖 112芯片管腳圖 113原件清單 11第一章、設(shè)計(jì)要求(1)輸出波形頻率范圍為0.2KH

4、z-20KH到連續(xù)可調(diào);(2)正弦波幅值為± 2V;(3)方波幅值為2V;(4)三角波峰-峰值為2V,占空比可調(diào)。第二章、系統(tǒng)的組成及工作原理2.1 系統(tǒng)組成本設(shè)計(jì)的方波一三角波轉(zhuǎn)換電路由同相滯回比較電路和積分電路兩部分組成。同相滯回比較電路:積分電路三角波圖2-1方波三角波發(fā)生電路三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路由濾波電路完成。三角波 濾波電正弦波， 二 路 -<圖22正弦波發(fā)生電路2.2 工作原理方波三角波發(fā)生電路是通過 R調(diào)節(jié)方波的幅值，R、R調(diào)節(jié)方波的頻率，R調(diào)節(jié) 三角波的峰峰值R調(diào)節(jié)三角波的占空比。三角波輸入濾波電路后通過濾波作用將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波，輸出正弦波的幅值由R、R、R

5、調(diào)節(jié).第三章、電路方案設(shè)計(jì)方案一:方案一電路由方波一三角波轉(zhuǎn)換電路和三角波一正弦波轉(zhuǎn)換電路組成。3.1、 方波一三角波轉(zhuǎn)換電路如圖3.1所示。該電路由同相滯回比較電路和積分電路組成。滯回比較器輸出電壓U01在t0時(shí)刻由-Uz躍變?yōu)?Uz（為第一暫態(tài)），此時(shí)積分電路進(jìn)行反向積分，輸出電壓uo呈線性下降，當(dāng)U0下降到滯回比較器的閾值電壓-Ut時(shí)即ti時(shí)刻，滯回比較器的輸出的電壓 U01 從+Uz躍變到-Uz （為第二暫態(tài)）。此后，積分電路進(jìn)行正向積分，uo呈線性上升，當(dāng) uo上升到滯回比較器的閾值電壓+U時(shí)即t2時(shí)刻,uo1從-Uz又躍變回到+Uz,即返回第 一暫態(tài)，電路又開始反向積分。如此周而復(fù)

6、始，產(chǎn)生振蕩。3.2、 三角波一正弦波轉(zhuǎn)換電路如圖 3.2所示。將三角波展開為傅里葉級(jí)數(shù)可知，它含有基波和 3次5次等奇次諧波，因此通 過低通濾波器去除基波，濾除高次諧波，可將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波。這種方法適用于 固定頻率或頻率變化很小的場(chǎng)合。 電路框圖如下左圖所示。輸入電壓和輸出電壓的波形如下右圖所示，U0的頻率等于UI基波的頻率。低通濾波電路將三角波按傅里葉級(jí)數(shù)展開UI(wt)=8/(兀*兀)Um(sin wt-1/9sin 3wt+1/25sin 5wt-)其中Um是三角波的幅值。方案二：方案二的方波一三角波轉(zhuǎn)換電路與方案一相同，三角波一正弦波轉(zhuǎn)換電路采用折 線近似法，電路圖如圖3.3所示

7、。方案論證：我選的是第一個(gè)方案，上述兩個(gè)方案都能實(shí)現(xiàn)三種波形的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換。但是，可以明顯的看出方案二的電路比方安逸的電路復(fù)雜，需要較多的元件, 方案一電路比較簡單利于焊接，需要的元器件也比較少，但是也有一點(diǎn)缺陷，在調(diào)節(jié) 波形的頻率時(shí)有一定的限度，在使用R2、R3調(diào)節(jié)波形的頻率時(shí)會(huì)影響正弦波的幅值。第四章、元件設(shè)計(jì)4.1、 方波一三角波轉(zhuǎn)換電路元件設(shè)計(jì)要求方波的幅值為土 2V,則可令穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為2V且R1為100KQ的電位 器。三角波的幅值為土 1V,則Uo =1(R4 R6)C1Uz(t2 -t1) Uo(t1)其中R6=0.5R5,可令電容C=1uf,根據(jù)所求結(jié)果可令 R4 R5均為1K

8、Q的電位器，因 為要求三角波的占空比可調(diào)，所以 R4和R5之間用兩個(gè)二極管以相反的方向連接。設(shè)計(jì)要求最終輸出的信號(hào)為0.2KHz20KHz1R3=T ： 2(R4 R6)C1fR2可求得 R2=50© , R3=1©。4.2、 三角波一正弦波轉(zhuǎn)換電路元件R6為100KQ的電位器，而通過仿真為使正弦波的幅值可大范圍調(diào)節(jié)可令 R7=R8=1K,電容C的大小為1uf。第五章、實(shí)驗(yàn)分析5.1、 安裝與調(diào)試先在電路板上做好布局，然后進(jìn)行焊接。焊接好電路到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試，初次調(diào) 試無法出現(xiàn)波形，且過一段時(shí)間后芯片開始發(fā)熱，檢查后發(fā)現(xiàn)是電源連接方法錯(cuò)誤， 調(diào)整后出現(xiàn)波形，但幅值和頻率沒有

9、達(dá)到要求，調(diào)節(jié)變位器R1使輸出方波的峰峰值為4V左右，調(diào)節(jié)變位器 R2、R3改變信號(hào)的頻率使其達(dá)到要求，然后通過改變R4的阻值使三角波的峰峰值為 2V左右，最后調(diào)節(jié)R6的阻值使正弦波的峰峰值為4V 左右。調(diào)節(jié)R5的阻值可以改變?nèi)遣ǖ恼伎毡取?.2、 性能測(cè)試及分析5.2.1、方波三角波方波測(cè)試結(jié)果要求峰峰值(V4.19V4V0.0475頻率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz三角波測(cè)試結(jié)果要求峰峰值(V)1.44V2V-0.28頻率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz5.2.2、正弦波測(cè)試結(jié)果要求峰峰值（V3.824-0.045頻率0.6KHz11KHz0.2KHz20KHz

10、誤差分析：1、參數(shù)設(shè)計(jì)有點(diǎn)問題并不完美；2、測(cè)量儀器本身有問題導(dǎo)致所測(cè)數(shù)據(jù)不能滿足要求；3、焊接電路時(shí)焊點(diǎn)處有電阻被忽略，連接的線路也有電阻；4、調(diào)試時(shí)間過長電路溫度升高，使得一些元件的電阻發(fā)生變化;第六章、結(jié)論與心得1結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)還可以用555芯片來產(chǎn)生方波，其電路結(jié)構(gòu)比現(xiàn)在所用的更簡單。通過這次課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)電路，熟練了電路焊接方法以及掌握調(diào)試方 法與測(cè)試參數(shù)，同時(shí)還提高了我們的動(dòng)手能力和測(cè)試技術(shù)能力。在設(shè)計(jì)過程中也遇到一些困難，比如一些元件實(shí)驗(yàn)室中沒有，只能用其他元件代 替，有的元件的參數(shù)稍有偏差，導(dǎo)致許多參數(shù)達(dá)不到要求。電位器R3在調(diào)整方波一三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波

11、形的幅度。2.心得：經(jīng)過一個(gè)半星期的努力終于順利完成這次課程設(shè)計(jì)，雖然最終測(cè)試的結(jié)果不 完美，但經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)收獲了不少，加深了對(duì)課本知識(shí)的理解，培養(yǎng)了同學(xué)之間 的合作能力，調(diào)試時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察若出現(xiàn)問題必須耐心查找原因。參考文獻(xiàn)：1、童詩白 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社2、物理與電子信息學(xué)院.基礎(chǔ)電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.3、謝自美.電子線路設(shè)計(jì).4 .畢滿清編.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版社5 .李萬臣主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)與課程設(shè)計(jì).哈爾濱工程大學(xué)出版社6.電子線路設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè).張友漢主編，福建科學(xué)技術(shù)出版社（2000）7.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究與設(shè)計(jì).陳兆仁主編，電子工業(yè)出版社附錄1、總原理圖ClIFvcci-1EVDIUID：0D£ VIRTUAL 旦百-JLJKey - F IkOhubVCC2Key - B SDkOkuR3Key - CIfcOhnGU = A IQOkQhtt尊4Key =