方波、三角波波形發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

方波、三角波發(fā)生器摘要在模擬電子技術(shù)當(dāng)中，我們會(huì)見到各種類型的波形，除了常見的正弦波之外，還有別的各種非正弦波，這些類型各異的波形，廣泛應(yīng)用于模擬電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。在模擬電子電路中，各種非正弦波，如矩形波、三角波、鋸齒波、階梯波等，在各種驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理電路中廣泛應(yīng)用。波形發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛的運(yùn)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。函數(shù)信號(hào)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，通過對(duì)函數(shù)波形發(fā)生器的原理以及構(gòu)成分析，可以設(shè)計(jì)一個(gè)能變換出三角波、方波的函數(shù)波形發(fā)生器。本文利用LM324N產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)頻和調(diào)幅的方波信號(hào)，通過此信號(hào)來產(chǎn)生三角波。目錄1設(shè)計(jì)題目 32設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 33整體電路設(shè)計(jì) 44仿真及仿真結(jié)果 95PCB板的繪制 116誤差分析 127總結(jié) 138心得體會(huì) 131設(shè)計(jì)題目方波、三角波發(fā)生器2設(shè)計(jì)任務(wù)和要求要求設(shè)計(jì)并用分立元件和集成運(yùn)算放大器制作能產(chǎn)生方波和三角波波形的波形發(fā)生器。3整體電路設(shè)計(jì)1〕信號(hào)發(fā)生器:信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器。按信號(hào)波形可分為正弦信號(hào)、函數(shù)〔波形〕信號(hào)、脈沖信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器等四大類。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示，如三角波、鋸齒波、矩形波〔含方波〕、正弦波。通過模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)的波形發(fā)生器是一個(gè)不需要外加輸入信號(hào)，靠自身振蕩產(chǎn)生信號(hào)的電路。2〕電路設(shè)計(jì)：整體電路由RC振蕩電路，反相輸入的滯回比擬器和積分電路組成。理由：a〕矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比擬器是它的重要組成局部；b〕產(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反應(yīng)；c〕輸出狀態(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的時(shí)間。RC振蕩電路：即作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反應(yīng)電路，通過RC充放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。反相輸入的滯回比擬器：矩形波產(chǎn)生的重要組成局部。積分電路：將方波變?yōu)槿遣ā?〕整體電路框圖：為實(shí)現(xiàn)方波，三角波的輸出,先通過RC振蕩電路，反相輸入的滯回比擬器得到方波，方波的輸出，是三角波的輸入信號(hào)。三角波進(jìn)入積分電路，得出的波形為所求的三角波。其電路的整體電路框圖如圖1所示：RC振蕩電路RC振蕩電路積分電路方波三角波反相輸入的滯回比擬器生成生成輸入積分電路輸入圖13〕單元電路設(shè)計(jì)及元器件選擇a〕方波產(chǎn)生電路根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)電路產(chǎn)生振蕩，通過RC電路和滯回比擬器時(shí)將產(chǎn)生幅值約為12V的方波，因?yàn)榉€(wěn)壓管選擇1N4742A〔約12V〕。電壓比擬電路用于比擬模擬輸入電壓與設(shè)定參考電壓的大小關(guān)系，比擬的結(jié)果斷定輸出是高電平還是低電平。滯回比擬器主要用來將信號(hào)與零電位進(jìn)行比擬，以決定輸出電壓。c〕元器件選擇1〕)通用型集成單運(yùn)放LM324N

電路所用的運(yùn)放選用LM324N,LM324N的管腳圖如下圖，其特點(diǎn)是電壓適應(yīng)范圍較寬，可在±5～±18V范圍內(nèi)選用；具有很高的輸入共模、差模電壓，電壓范圍分別為±15V和±30V；內(nèi)含頻率補(bǔ)償和過載、短路保護(hù)電路；可通過外接電位器進(jìn)行調(diào)零.波形發(fā)生器用到得腳位為.6.7腳位2：INV.INPUT腳位3：NON-INV.INPUT腳位4:V-腳位6：OUTPUT腳位7：V+LM324N管腳分布2〕〕穩(wěn)壓二極管3〕〕電阻k，其他KC=5〕〕原件：元件數(shù)量元件數(shù)量LM324N2130K電阻210K電阻5104陶瓷電容125K電阻11N4742A26))系統(tǒng)的電路總圖:4仿真及仿真結(jié)果仿真是通過Multisim軟件進(jìn)行的。仿真電路測試過程：仿真頻率為100HZ的方波和三角波的波形圖:5PCB板的繪制Sch電路圖PCB電路圖6誤差分析誤差的來源主要有系統(tǒng)誤差〔固有誤差〕和偶然誤差〔隨機(jī)誤差〕。而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因有：儀器本身的缺陷、理論公式和測量方法的近似性、環(huán)境的改變和個(gè)人存在的不良測量習(xí)慣等。系統(tǒng)誤差來源有工具誤差、裝置誤差、人身誤差、外界誤差、方法誤差等。偶然誤差主要是某種未知的偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者、儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的。本設(shè)計(jì)中，器件實(shí)際測量參數(shù)跟理論參數(shù)不吻合是引起誤差的最大原因。如電路中的電阻R,它影響了輸出電壓的大小,如果R取適宜值,三角波和方波輸出波形不失真,而R出現(xiàn)少許改變的時(shí)候,會(huì)使輸出電壓和輸出頻率出現(xiàn)很大的誤差.7總結(jié)本設(shè)計(jì)作品的優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：一.電路只有一個(gè)延遲環(huán)節(jié),延遲時(shí)間短.二.由于積分電路引入了深度電壓負(fù)反應(yīng),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.本設(shè)計(jì)作品的缺乏之處主要是：一.方波輸出電壓小于2Vcc是因?yàn)檫\(yùn)放輸出極有PNP型兩種晶體組成復(fù)合互補(bǔ)對(duì)稱電路輸出方波時(shí),兩管輪流截止或飲和導(dǎo)通,由于導(dǎo)通時(shí)輸出電阻的影響,使方波輸出度小于電源電壓值.二.受運(yùn)放影響,三角波傳輸特性區(qū)線性度差容易引起失真.以后可能改良的方案：在電路上加上保護(hù)電路,在三角波輸出端加上濾波網(wǎng)絡(luò)改善輸出波形.8心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)是在前導(dǎo)驗(yàn)證性認(rèn)知實(shí)驗(yàn)根底上，進(jìn)行更高層次命題的課程設(shè)計(jì)，是在教師指導(dǎo)下獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。通過這次課程設(shè)計(jì),我懂得了要完成一個(gè)電路的設(shè)計(jì),理論根底是根基,實(shí)踐操作是完成實(shí)物的重要局部,而創(chuàng)新能力那么決定了一個(gè)電路的價(jià)值.因?yàn)樵O(shè)計(jì)一個(gè)電路，決不是簡單地按課本的電路圖進(jìn)行焊接成型，我們要進(jìn)行電路各個(gè)元件參數(shù)的計(jì)算，這個(gè)涉及我們所掌握的理論知識(shí).元件的計(jì)算是設(shè)計(jì)中較為重要的一局部，計(jì)算準(zhǔn)了，那么設(shè)計(jì)出來的電路誤差不大，否那么，設(shè)計(jì)出來的電路性能指標(biāo)跟要求相差甚遠(yuǎn)。最困難的是當(dāng)電路出現(xiàn)錯(cuò)誤是，如何檢測出錯(cuò)誤之處，如何排除