电子技术基础模拟部分课程设计方波-三角波-正弦波函数发生器设计

电子技术基础模拟部分课程设计方波-三角波-正弦波函数发生器设计内容摘要：

设计任务 设计方波 —— 三角波 —— 正弦波函数信号发生器 课程设计的要求及技术指标 .组装 .调试 函数发生器； ：正弦波 .方波 .三角波； ： 10— 10000HZ 范围内可调； ：方波 UPP≤ 24V，三角波 UPP=8V,正弦波 UPP＞ 1V。 时间安排 理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 课程设计时间为 1周。 （ 1）确定技术方案、电路，并进行分析计算， 时间 1天； （ 2）仿真设计与分析，时间 2天； （ 3）总结结果，写出课程设计报告，时间 2天。 武汉理工大学《电子技术基础 模拟部分》课程设计 7 3. 各组成部分的工作原理 方波发生电路的 工作原理 此电路由反相输入的滞回比较器和 RC 电路组成。 RC 回路即作为迟滞环节，又作为反馈网络，通过 RC 冲、放电实现输出状态的自动转换。 设某一时刻输出电压 UO=+UZ，则同相输入端电位 UP=+UT,UO 通过 R3 对电容 C 正向充电，如图中箭头所示。 反相输入端电位 n 随时间的增长而逐渐增高，当 t 趋于无穷时，Un 趋于 +UZ；但是 Un=+Ut，再稍增大， UO 从 +UZ 跃变为 Uz，与此同时 UP从 +Ut 跃变为 UT。 随后， UO 又通过 R3 对电容反相充电，如图中虚线箭头所示。 UN 随时间逐渐增长而减低，当 T趋于无穷大时， UN 趋于 UZ；但是，一旦 UN=UZ再减小， UO 就从 UZ 跃变为 +UZ， UO 从 UT 跃变为 +UT，电容又开是正向充电。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 运放 741 工作原理与电路图 uA741 是美国仙童公司较为早期的产品 ,由于其性能完善 ,如差模电压范围和共模电压范围宽 ,增益高 ,不需外加补偿 ,功耗低 ,负载能力强 ,有输出保护等 ,因此具有较广泛的应用 . 图 2 运放 741 工作原理与电路图 武汉理工大学《电子技术基础 模拟部分》课程设计 8 图 3 引脚电路 方波 —— 三角波转换电路的工作原理 R112354U1R2R3 5 0 %R p 1R4 5 0 %R p 212354U2C1R 1 7 图 4 方波 —— 三角波转换电路的工作原理 武汉理工大学《电子技术基础 模拟部分》课程设计 9 公式 1—— 比较器的门限宽度 公式 2 方波 —— 三角波的周期 图 5 比较器电压传输特性 图 6 输出波形 工作原理如下： 若 a 点断开，运算放大器 A1 与 R R2 与 R RP1 组成电压比较器， C1为加速电容，可加速比较器的翻转。 运放的反相端接基准电压，即 U=0，同相武汉理工大学《电子技术基础 模拟部分》课程设计 10 输入端接输入电压 Uia， R1 称为平横电阻。 比较器的输出 UO1 的高电平等于正电源电压 +Vcc,低电平等于负电源电压 Vcc(︱ +Vcc︱ =︱ Vcc︱ ),当比较器的U+=U=0 时，比较器翻转，输出 Uo1 从高电平跳到低电平 Vcc ，或者从低电平Vcc 跳到高电平 Vcc。 设 Uo1=+Vcc,则 3122 3 1 2 3 1( ) 0C C iaR R PRU V UR R R P R R R P        将上式整理， 得比较器翻转的下门限单位 Uia为 Uia=13 2RPR R(+Vcc)=13 2RPR RVcc 若 Uo1=Vcc, 则比较器翻转得上门限电位 Uia 为 Uia+=13 3RPR R(VEE)=13 2RPR RVcc 比较器的门限宽度 Un=Uia— Uia+=213 2RPR RIcc 由以上公式可得到比较器的电压传输特性，如图 3— 71 所示。 A 点断开后，运放 A2 与 R RP C1 及 R17 组成反相积分器，其输入信号为方波 UO1,则 积分器的输出 Uo2 为 Uo2=1)24( 1 CRpR   dtUo1 Uo1=+Vcc 时， Uo2=1)24( )( CRpR Vcct=1)24( CRpR Vcct Uo1=VEE时， Uo2=1)24( )( CRpR Veet=1)。