电子技术课程设计-方波三角波正弦波发生器

电子技术课程设计-方波三角波正弦波发生器内容摘要：

形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。 方案二原理框图 图 2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图 RC 正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波 — 方波 — 三角波函数发生器的设计方法， 电路框图如上。 先通过 RC 正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过 积分电路 形成三角波。 此电路具有良好的正弦波和方波信号。 但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。 原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。 若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。 积分电路 RC 正弦波振荡电路 电压比较器 正弦波 方波 三角波 3 函数发生器的选择 方案 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。 根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器 S101 全部采用晶体管 )，也可以采用集成电路 (如单片函数发生器模块 8038)。 为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题未采用单片函数发生器模块 8038。 方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。 而方案二，关于三角 波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且频率调节不如方案一简单方便。 综上所述，我们选择方案一。 3．各组成部分的工作原理 方波发生电路的工作原理 图 3 由 555 定时器组成的多谐振荡器 利用 555 与外围元件构成 多谐 振荡器， 来产生方波的原理。 用 555 定时器组成的多谐振荡器如图 3 所示。 接通电源后，电容 C2 被充电，当电容 C2 上端电压 Vc 升到 2Vcc/3 时使 555 第 3 脚 V0 为低电平，同时 555 内放电三极管 T导通，此时电容 C2 通过 R Rp 放电， Vc 下降。 当 Vc 下降到 Vcc/3 时， V0 翻转为高电 4 平。 电容器 C2 放电所需的时间为 tpL= ( R3 +Rp) C2ln2 (31) 当放电结束时， T 截止， Vcc 将通过 R R Rp 向电容器 C2 充电， Vc 由 Vcc/3 上升到 2Vcc/3 所需的时间为 tpH= (R1+R3+ Rp) C2ln2=( R1+R3+ Rp) C2 (32) 当 Vc 上升到 2Vcc/3 时，电路又翻转为低电平。 如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个 周期性的矩形波。 电路的工作波形如图 4，其震荡频率为 f=1/（ tpL+tpH） =(R1+2R3+2Rp) C2 (33) 图 4 由 555 定时器组成的多谐振荡器工作波形 方波 三角波转换电路的工作原理 图 5 积分电路产生三角波 RC 积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。 在自动控制系统中，常用积分电路作为调节环节。 此外， RC 积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。 由 555 定时器组成的多谐振荡器 输出的方波经 C4 耦合输出， 如 图 5 所示为 RC 积分 5 电路， 再经 R 与 C 积分，构成接近三角波。 其基本原理是电容的充放电原理。 三角波 正弦波转换电路的工作 原理 图 6 三角波产生正弦波原理图 原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。 总电路图 图 7 函数发生器总电路图 总电路图的原理： 555 定时器接成多谐振荡器工作形式， C2 为定时电容， C2 的充电回路是 R2→ R3→ RP→ C2； C2 的放电回路是 C2→ RP→ R3→ IC 的 7 脚 (放电管 )。 由于R3+RP》 R2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由 IC 的 3 脚输出的是近似对称方波。 按图所示元件参数，其频率为 1kHz 左右，调节电位器 RP 可改变振荡器的频率。 方波信号经 R C5 积分网络后，输出三角波。 三角波再经 R C6 积分网络，输出近似。