模電實驗設計 正弦波 三角波 方波 轉換

1、蘇州科技大學電子與信息工程學院模擬電子技術課程設計報告課設名稱正弦波-方波-三角波發(fā)生電路學生姓名 學號同組姓名 學號專業(yè)班級通指導教師葉2014蘇州科技大學電子與信息工程學院模擬電子技術課程設計報告一、設計課題正弦波-方波-三角波發(fā)生電路二、技術指標和設計要求正弦波-方波-三角波的頻率在100HZ-20KHZ范圍內連續(xù)可調；正弦波-方波的輸出信號幅值為6V.三角波輸出信號幅值為0-2V連續(xù)可調正弦波失真度y蘭5%。分設計和仿真實驗兩部分分步完成.三、課程設計目的鞏固所學的相關理論知識；實踐所掌握的電子制作技能；會運用EDA工具對所作出的理論設計進行模擬仿真測試，進一步完善理論 設計通過查閱手

2、冊和文獻資料，熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用 元器件的原則掌握模擬電路的安裝測量與調試的基本技能，熟悉電子儀器的正確使用方法, 能力分析實驗中出現(xiàn)的正?；虿徽，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨立解決調試中所發(fā)生的問 題學會撰寫課程設計報告培養(yǎng)實事求是，嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴肅的工作作風.完成一個實際的電子產(chǎn)品；進一步提高分析問題、解決問題的能力系統(tǒng)知識介紹(6)(7)(8)正弦波-方波-三角波的頻率在100HZ20KHZ范圍內連續(xù)可調；正弦波-方波的輸出信號幅值為6V.三角波輸出信號幅值為02V連續(xù)可調正弦波失真度y蘭5%。五、電路方案與系統(tǒng)參數(shù)設計方案一使用儀器及測量儀表:選用元器件（1）集成運放

3、F007 （a741）（2）穩(wěn)壓及開關二極管（3）電阻、電容、電位器若干。測量儀表（1）直流穩(wěn)壓電源（2）示波器（3）萬用表（4）頻率計（5）交流 電壓表正弦波發(fā)生器9.2k其振蕩頻率為1kHz。若用同軸雙聯(lián)電位器代替電橋中的l.5k。電阻，或用波段 開關改變電容的數(shù)值，可以調節(jié)輸出頻率。電路的最高頻率由運算放大器的頻率 特性決定，而低頻端要求取較大的電阻值，所以要求運算放大器的輸入阻抗盡可 能高。穩(wěn)壓管支路中串接了 30k。電阻，該支路接在680。與3.9k。電阻之間， 主要是為了使放大器的增益變化不致太快。若使用擊穿特性較軟的穩(wěn)壓管。則可 以減小失真。失真度可達0.5%。時rF = =地I

4、）U R + + R/ jwC jwC幡饋!I寺性為r 1.1.5)川如上性為-1 I. I 一6)炒A U.4)，所以14 = 3,四、嚶.為RC串并聯(lián)選頻兩絡匹配 個電壓放大偕數(shù)等于3的放大電路就可以構成正弦 波振藩電路,不且考虐宇I起振條件-所選放大電路的電上放大倍數(shù)應略大J-3.正反饋網(wǎng)絡的反一電B Uf是同相比例運算電路的輸入電因E要把 同相比例運算電路作為整體堪稱電壓放大電路,它的比例系數(shù)是電壓 借 根據(jù)起振條什和帽伯平衡條件4=土 = 1+土次Rj 2 此方波發(fā)生器單限比較器中，當輸入電壓在閥值電壓附近的微小變化,都將引起輸出電 壓的躍變,雖然很靈敏，但是它的看擾能力無。滯的比較

5、器具有滯I口I特性,因 而具有一定的抗干擾能力。2. 1電壓比較器電壓比較器是對輸入信號進行鑒幅和比較的電路，是組成非止弦波發(fā)生電 路的基本單元電路，在測量和控制中有者相當廣泛的應用。電壓比較器有很多種類，上要有單限比較器、滯回比較器、窗曰比較器。單限比較器就是電路只有個閥值電壓，輸入電壓逐漸增大或減小的過程 中，當輸出達到一定得值，輸出電壓發(fā)生躍變，從高電平到低電平或從低電平到 高電平，只發(fā)生一次躍變。滯回比較器是輸入電壓從小變大過程中使輸出電壓發(fā)生躍變的閥值電壓不 等于輸入電壓從大變小過程中使輸出電壓發(fā)牛躍變的閥值電壓，但是當輸入電壓 向單一方向變化時，輸出電壓只躍變次,和單限比較器相似。

6、窗口比較器是輸入電壓從小變大或從大變小的過程中輸出電壓產(chǎn)生兩次躍 變，窗口比較器和前,兩種比較器的區(qū)別在于：輸入電壓向單一方向變化過程中， 輸出電壓躍變兩次。從集成運放輸出端的限幅電路可以看出，集成運放的輸入端電位Un - Uj f | |J相輸入端電位(221 )(2.2.2)n U-+-U. p &+艮令Un=U,求出的【7,就是因此御由+ uT 一十一u代十氏UT,那么仁一定小于, I大I而U = U，所以巳-+Ur .只仃當 r1fto土V輸入電壓3.增大到+U，在增大一個無窮小量時，輸入電壓U.才會從+/躍變 為-。一，同理，假設“+%,那么U定大于七，因IfUU = -U.，所以

7、up = -UT 0只有當輸入電壓3減小到-u，再減小一個無窮小量時，輸出電壓H 才會從-V.躍變?yōu)?U.可見,U從+U.躍變?yōu)楹蛷能S變?yōu)?U,的閥值 電壓是不同的.滯I叫比較器有兩種，一種是正向的，一種是反向的，兩種比較器的工作原理 是相同的，只是正向滯回比較器是當輸入電壓從負值增到+U時，輸出電壓從 -Uz躍變?yōu)?Uz，當輸入電壓從正值減小到-Uy時，輸出電壓從+Uz躍變?yōu)?Uz o另外，電路還M以設計成可調式的可調式的滯回比較器由電路圖可知，可以通過調節(jié)電位器來調節(jié)輸入電壓的閾值電壓發(fā)生方波的課程設計105QJL_D31N575811 RS2k；,由圖中可以看出,設計所用的滯I可比較器是

8、反向滯I口I比較器,由上一級電路產(chǎn)生正弦波作為方波信號的輸入。電路輸出的高電平為+ 12V,低電平為T2V,即雙向穩(wěn)壓管的電壓口閥值電壓為業(yè)，+ 土.(+12)= 心+& r2+r)+r7(231)(232)三角波發(fā)生電路3.2發(fā)生三角波的課程設計1OOkLGNDGND圖3.2. 1由方波產(chǎn)牛三角波山角波的要求負值比較低，所以在放大電路輸入端接了兩個電阻以便 進行調試，另外,還在電容上并聯(lián)了一個阻值較小的電阻,它主要有兩個作用; 一、穩(wěn)定了電路，二、和電容協(xié)調使得輸出電壓達到所要求的幅值。由圖可得(&+Sudt(3.2.1)上式中U,為第一 一級產(chǎn)生的正弦波，U為富要產(chǎn)生的三角波。元器件清單及

9、部分簡介集成運放F007F007現(xiàn)已發(fā)展為國際通用型741型，其外型有兩種封裝：圓型和雙排直插 式是一種高放大倍數(shù)、高輸入電阻，低輸出電阻的直接耦合式放大電路。輸入級 一般都是采用差動放大形式的電路以減小溫漂；中間級為獲得高的放大倍數(shù)，一 方面采用共射（共源）放大電路，一方面設計成有源負載；輸出級采用互補型跟 隨式電路，以提高帶負載能力。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的單PN結二極管。此二極管是一種直到臨 界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。在這臨界擊穿點上，反向電阻 降低到一個很少的數(shù)值，在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極 管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因為這種特性

10、，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基 準元件使用。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就 可獲得更多的穩(wěn)定電壓。開關二極管有在小電流（10mA程度）使用的邏輯運算和在數(shù)百毫安下使用的磁芯激勵 用開關二極管。小電流的開關二極管通常有點接觸型和鍵型等二極管，也有在高 溫下還可能工作的硅擴散型、臺面型和平面型二極管。開關二極管的特長是開關 速度快。而肖特基型二極管的開關時間特短，因而是理想的開關二極管。設計所用儀器及器件QuantitDescriptionRefDesPackagTypeyePOWER SOURCES,Generi1,0GROUNDcR1, R7, R9, R11,R1

11、2,6RESISTOR, 10k。R153RESISTOR, 15k。R2, R3, R51RESISTOR, 2.2k。R4POTENTIOMETER, 10k1,R6。6DC_POWER, 12 VV1, V2, V3, V4,V5, V6 Generic2CAPACITOR, 10nFC1, C21RESISTOR, 2k。R8POTENTIOMETER, 20k2,。R10, R161RESISTOR, 100k。R131RESISTOR, 5k。R141CAPACITOR, 30nFC31POWER_SOURCES,GNDGeneriDGND1 POWER_SOURCES, VCC

12、VCCcGeneri cGeneri c1 POWER_SOURCES, VEE VEEQuantit yDescriptio nRefDesPackageTypeObsolet e2DIODE, 1N4007GPD1,D2IPC-2221A/2222DO-204ALYes4OPAMP, 741U1,U3,U2,U4IPC-2221A/2222DIP-8No1DIAC, 1N5758D3GenericCASE182-02Yes總電路圖方案二設計原理555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型 工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對

13、應的雙定時器556/7556。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V工作， 7555可在318V工作，輸出驅動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放 電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3和2VCC /3555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，則電壓比 較器C1的反相輸入端的電壓為2VCC /3, C2的同相輸入端的電壓為VCC /3。 若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC /3，則比較

14、器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā) 器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3,同時TR端 的電壓大于VCC /3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0， 使輸出為0電平。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH 處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓， 當該端不用時，應將該端串入一只0.0川F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。

15、7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電 路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。表61 555定時器的功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能0XX0導誦直接清零101x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1101截止置11001截止置11110導誦清零555電路產(chǎn)生方波，通過RC電路得到三角波，也可以通過積分器得到三角 波，三角波到正弦波的轉化，可以通過RC電路，或者通過低通濾波器，另外頻率的調節(jié)可以通過可調電容！aE3W.nm.uii?阿謖中LWB 999L(A9=A)取中地阜(dUQS=9=V)遂中厘也C(四01 二招二而 HUOZ片0) SB(W01=0劇 WZ=V)困中厘也C（W=9H=98二網(wǎng)）L(W01二擁北9二洲機二網(wǎng))（恢 6H=8H）L4/3 8 英 PHww仿真結果低頻時，f=704.679Hz高頻時，f=26048kHz六、心得體會方案一在為時一個星期的模擬電子課程設計中我收獲頗多，見證了一份報告的形 成