方波正弦波锯齿波函数信号发生器.docx
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方波正弦波锯齿波函数信号发生器
《模拟电子技术基础》
课程设计
方波—三角波—正弦波函数信号发生器
1设计要求
1.设计、组装、调试方波、三角波、正弦波发生器。
2.输出波形:
方波、三角波、正弦波;锯齿波
3.频率范围:
在0.02-20KHz范围内且连续可调;
2.方波、三角波、正弦波发生器方案与论证
原理框图
图1方波、三角波、正弦波、锯齿波信号发生器的原理框图
该发生器通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端,即可组成矩形波信号发生器。
然后经过积分电路产生三角波,通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波,还可得到额外的矩形波。
三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。
然后将各种信号通过比例放大电路得到需要幅值;峰峰值的信号波
3.各组成部分的工作原理
3.1方波发生电路的工作原理
图2方波信号发生原理
充放电波形
此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。
设某一时刻输出电压+Uz,,此时滞回电压比较器的门限电压为UTH2。
输出信号通过R对电容C1正向充电,充电波形如图3箭头所示。
当该电压上升到UTH2时,电路的输出电压变为-UZ,门限电压也随之变为UTH1,电容C1经电阻R放电。
当该电压下降到UTH1时输出电压又回到+Uz,电容又开始正相充电。
上述过程周而复始,电路产生了自激振荡。
图3 方波信号发生波形
3.2方波--三角波转换电路的工作原理
1.电路的组成
图4积分电路产生三角波
根据RC积分电路输入和输出信号波形的关系可知,当RC积分电路的输入信号为方波时,输出信号就是三角波,由此可得,利用方波信号发生器和RC积分电路就可以组成三角波信号发生器。
如图4
该电路的工作原理是:
方波信号发生器输出的方波输入积分电路,在积分电路的输出端得到三角波信号。
积分电路的输出端除了输出三角波信号外,还通过电阻R1.Rp1将三角波信号反馈到滞回电压比较器的输入端,将三角波信号整形变成方波信号输出。
该电路工作波形图如图5
图5三角波
3.3三角波--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。
图7 正弦波
3.4方波—锯齿波转换电路的工作原理
图8 锯齿波产生原理图
三角波信号的特征是波形上升和下降的斜率相同,当波形上升和下降的斜率不同时,三角波就转化成锯齿波。
根据这个特征,只要将图4的电路中的积分电路改成时间常数随方波输出极性而变化的电路,即可组成锯齿波信号发生器。
图7中的二极管D3和D4的作用是改变积分电路的时间常数,当输入为+Uz时,D3导通,D4断开,积分电路的时间常数为R(8到12)C1;当输入为-Uz时,D3断,D4通,积分电路的时间常数为R(6到12)C1.可得
T=t1+t2=2(R4+R5)R1C1/R2
波形图如图9
图9 锯齿波
3.5总电路图
图9 总电路图
图中S1开关可实现各种波形切换,滑动变阻器Rp2可实现不同频率调节,调节Rp1可实现方波占空比的调节,最主要的是可将三角波转换为锯齿波,调节Rp3可调节输出波形不同的幅值。
4.用Multisim10电路仿真
4.1输出方波电路的仿真
用Multisim10电路仿真软件进行仿真。
从Multisim10仿真元件库中调出所需元件,按电路图接好线路,方波输出端接一个虚拟的示波器,接通电源后,将S1开关打到方波信号线档,可得如图10所示的输出方波仿真图。
图10输出方波电路的仿真
4.2三角波电路的仿真
方法同输出方波电路的仿真方法,将S1开关打到三角波信号线档即可得图11所示的方波转三角波波形仿真图。
图11 输出三角波电路的仿真
4.3正弦波电路的仿真
方法同输出方波电路的仿真方法,将S1开关打到正弦波信号线档即可得图12所示的正弦波波形仿真图。
图13 输出正弦波电路的仿真
4.4锯齿波电路的仿真
方法同输出方波电路的仿真方法,将S1开关打到三角波信号线档,调节可调电阻Rp1,最好是0%或100%即可得图14所示的锯齿波波形仿真图。
图14 输出锯齿波电路的仿真
5结论与心得
通过对函数信号发生器的设计,我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。
我不但知道了以前不知道的理论知识,而且也巩固了以前知道的知识。
最重要的是在实践中理解了书本上的知识,明白了学以致用的真谛。
也明白老师要求我们做好这个课程设计的原因。
他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题,提高我们的动手能力。
在整个设计到电路的焊接以及调试过程中,调试部分是最难的,而参数的调试是一个经验的积累过程,没有经验是不可能在短时间内将其完成的,而这个可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧!
在实验过程中,我遇到了不少的问题。
比如:
波形失真,甚至不出波形这样的问题。
在同学的帮助下,把问题一一解决,那种心情别提有多高兴啦。
当然,我们也有很多不足的地方,最后用一句话来结束吧:
“实践是检验真理的唯一标准”。
6.仪器仪表
电阻0.51KΩ三个,1KΩ一个,2KΩ一个,10KΩ三个,100KΩ两个
滑动变阻器1KΩ一个,20KΩ一个,500KΩ一个,芯片LM324N一个,电容4.7uF一个,2.2uF2个,1uF一个
开关一个,单刀四掷开关一个,普通二极管两个,稳压二极管两个。
7.参考文献
1.童诗白,华成英,模拟电子技术基础(第四版)北京:
高等教育出版社
2.陈利永电子技术基础 [M]北京.北京邮电大学出版社
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- 关 键 词:
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