电路CAD课程设计.波形发生器.docx

电路CAD课程设计.波形发生器当前位置：文档视界电路CAD课程设计.波形发生器电路CAD课程设计.波形发生器波形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压或仪器。根据用处不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件能够是分立器件，可以以采用集成电路。本次波形发生器设计要求产生方波和三角波，矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础，当方波电压加在积分运算电路的输入端是，输出就获得三角波电压。而矩形波电压只要两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比拟器是它的重要组成部分；由于产生振荡，就要求输出的两种状态自动地互相转换，所以电路中必须引入反应；由于输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。关键词：波形发生器，三角波，方波，电路原理图，PCB图1设计任务与要求(3)1.1设计要求(3)1.2设计任务(3)2方案选择(3)3单元电路设计(5)3.1矩形波发生器电路(5)3.2三角波发生器电路(6)3.3电源电路(6)3.4单元电路计算(7)4电路板图设计(10)4.1总原理图(10)5设计结论(14)6参考文献(14)波形发生器1、设计任务与要求1.1设计要求：使用集成运放设计一个波形发生器，产生一个频率为fo=5kHz的方波，其电压幅度为+Vs=|Vs|=14V。同时产生一个频率为fo=5kHz的三角波，其幅度为+Vt=|Vt|=5V。波形发生器方框图见图图1。1.2设计任务：1.2.1方波发生器设计；1.2.2三角波发生器设计；1.2.3电源电路设计。2、方案选择波形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压或仪器。根据用处不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件能够是分立器件如视频信号函数发生器S101全部采用晶体管，可以以采用集成电路如单片函数发生器模块5G8038。本次波形发生器设计要求产生方波和三角波，矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础，当方波电压加在积分运算电路的输入端是，输出就获得三角波电压。而矩形波电压只要两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比拟器是它的重要组成部分；由于产生振荡，就要求输出的两种状态自动地互相转换，所以电路中必须引入反应；由于输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。系统原理框图如下示：模拟电路实现方案方波发生器电路三角波发生器电路电源电路波形发生器方框图用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比拟器产生方波，再经积分电路产生三角波，电路框图如上示。此电路构造简单，且有良好的正弦波和方波信号。但经过积分电路产生同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，且随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波的幅度同时改变。若要同时保持三角波的输出幅度不变，须同时改变积分时间常数的大小。系统原理框图如下示：方波发生器电路三角波发生器电路电源电路波形发生器方框图若用运放完成，则选定用比拟器，比拟器器有好多种，比方单限比拟器，滞回比拟器，窗口比拟器等等。固然单限比拟器很灵敏，但是抗干扰能力差。滞回比拟器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就是具有一定的抗干扰能力。进而选择滞回比拟器。由于本次波形发生器设计要求产生方波和三角波，矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础，当方波电压加在积分运算电路的输入端是，输出就获得三角波电压。而矩形波电压只要两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比拟器是它的重要组成部分；由于产生振荡，就要求输出的两种状态自动地互相转换，所以电路中必须引入反应；由于输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。3.单元电路设计3.1矩形波发生器电路矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础，当方波电压加在积分运算电路的输入端是，输出就获得三角波电压。而矩形波电压只要两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比拟器是它的重要组成部分；由于产生振荡，就要求输出的两种状态自动地互相转换，所以电路中必须引入反应；由于输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。下列图是矩形发生器电路，它由反相输入的滞回比拟器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反应网络，通过RC充，放电实现输出状态的自动转换。矩形发生电路原理：将输出电压U0经过RC积分电路，利用电容的充放电电压取代外加输入信号送入比拟器反相端，与同相端上的门限电压相比拟，使比拟器的输出不断发生转化，进而构成高低电平周期性交替的矩形振荡波形。接通电源的霎时，电容C的初始电压为0，电路输出电压U0使高电平或者低电平是随机的，假设输出电压为高电平U0=+UZ，则运放的同相输入端电位是U+=UT+.(1)u0通过R对电容C正向充电，使UC增加，当UC上升到略大于UT+，比拟器输出电压发生反转，U0由+UZ变为-UZ，同相端的电位U+由UT+变为UT-。(2)UC通过T对电容反向放电，使UC减小，当UC减小到略小于UT-，比拟器输出电压发生反转，U0由-UZ变为+UZ，同相端的电位U+由UT-变为UT+。3.2三角形波发生器电路在方波发生电路中，当滞回比拟器的阈值电压数值比拟小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。但是，一方面这个三角波的线性度较差，另一方面带负载后将使电路的性能产生变化。实际上，只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算的输出就得到三角波电压。如下列图所示。当前位置：文档视界电路CAD课程设计.波形发生器电路CAD课程设计.波形发生器3.4单元电路计算3.4.1频率计算公式：由于R3是可调电阻，可调范围为0100K，所以频率f的可调范围为50050M。当可调电阻R3为10K时，到达本次设计要求的5KHz。在本次设计中，为了知足负载的需要，在集成运放的输出端加稳压管限幅电路，进而获得适宜的Ut。为了产生幅度一样的矩形波，两个稳压管的特性必须一样，如图6。本次设计采用两稳压管反向串接，其中稳压电压为14V，正向导通电压为0.9717V。所以Uz的值为14.9717V。3.4.2幅度的计算公式：±Ut=±R1Uz/R2Ut=±14.9717V。假如电路图仅此罢了，如下列图所示，则幅度改变的话，频率就跟着改变。怎样使调频率和调幅度不互相影响幅度改变频率就跟着改变的信号发生器当前位置：文档视界电路CAD课程设计.波形发生器电路CAD课程设计.波形发生器当前位置：文档视界电路CAD课程设计.波形发生器电路CAD课程设计.波形发生器当前位置：文档视界电路CAD课程设计.波形发生器电路CAD课程设计.波形发生器