设计制作一个产生正弦波—方波—三角波函数转换器(共16页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上模拟电路课程设计报告 设计课题:设计制作一个产生正弦波方波三角波函数转换器专业班级： 电信本 学生姓名： 学号：46 指导教师： 设计时间： 01/05 设计制作一个产生正弦波方波锯齿波函数转换器一、设计任务与要求 1、输出波形频率范围为0.02KHz20kHz且连续可调；2、正弦波幅值为2V；3、方波幅值为2V；4、三角波峰-峰值为2V，占空比可调；5、分别用三个发光二极管显示三种波形输出；6、用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（12V）。二、方案设计与论证设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波、方波、三角波。正弦波可以通过RC桥式正弦波振荡

2、电路产生。正弦波通过滞回比较器可以转换成方波，方波通过一个积分电路可以转换成三角波，只要调节三角波的占空比就可以得到锯齿波。各个芯片的电源可用直流电源提供。方案一1、直流电源部分电路图如图1所示图1 直流电源2、波形产生部分 正、反积分时间常数可调的积分电路方案一： 滞回比较器 LC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相似的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。方案二1、 直流电源部分同上2

3、、电路图如图2所示图2 正弦波方波三角波函数转换电路 方案论证LC正弦波振荡电路特别是方案一所采取的电感反馈式振荡电路中N1与N2之间耦合紧密，振幅大；当C采用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，最高频率可达几十兆赫兹。由于反馈电压取自电感，对高频信号具有较大的电抗，输出电压波形中常含有高次谐波。因此，电感反馈式振荡电路常用在对波形要求不高的设备之中，如高频加热器、接受机的本机振荡电路等。另外由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路，必要时还应采用共基电路。因此对于器材的选择及焊接的要求提高了。 相反，RC正弦波振荡电路的振荡频率较低，一般在1MHz以下，它

4、是以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小等优点，因此获得相当广泛的应用。另外对于器材的要求也不高，都是写常见的的集成块、电容、电位器等。在布局方面，简单，清晰！ 综合对比两种方案，我选择第二种方案。三、单元电路设计与参数计算 1、直流电源（1）、整流电路设变压器副边电压U2=,U2为其有效值。 则：输出电压的平均值 输出电流的平均值 IO(AV)=0.9U2/RL脉动系数 S=2/3=0.67二极管的选择 最大镇流电流IF1.1 最高反向工作电压URM1.1（2）、滤波电路 UO(AV)=U2(1-T/4RLC

5、) 当RLC=(35)T/2时，UO(AV) =1.2U2脉动系数为 S=滤波后的电压：（3）、稳压电路 在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻R上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。限流电阻R是必不可少的元件，它既限制稳压管中的电流使其正常工作，又与稳压管相配合以达到稳压的目的。一般情况下，在电路中如果有稳压管存在，就必然有与之匹配的限流电阻。 1)稳压电路输入电压UI的选择： 根据经验，一般选取UI=(23)UO UI确定后，就可以根据此值选择整流滤波电路的元件参数。 2)稳压管的选择： UZ=UO; IZmax-IZminILmax-ILmin

6、; 稳压管最大稳定电流IZM=ILmax+ILmin 3）限流电阻R的选择： 通过查手册可知：IZMIN=IDZUc时工作在正饱和区，而当UcUp时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压U小于某一负值电压时，输出电压U。= -UZ；当输入电压U大于某一电压时，uo= +UZ。又由于“虚断”、“虚短”Up=Uc=0，由此可确定出翻转时的输入电压。up用ui和uo表示，有=un=0得此时的输入电压Uth称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图7所示。设输入电压初始值小于-Uth，此时uo= -UZ ；增大ui，当ui=Uth时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和

7、区，减小ui ，当ui= -Uth时，运放则开始进入负饱和区。 由于是正弦波方波转换电路，输出端加一个限流电阻R7=2K,根据设计要求方波幅值为2V，因此选择的稳压二极管可选用稳压为3.3V的，共两个。正弦波方波转换仿真电路图如图8所示图8 正弦波方波转换仿真电路图正、反积分时间常数可调的积分电路方波锯齿波转换器实验原理如图9所示 锯齿波 方波发生电路图9 方波锯齿波转换器实验原理电路组成：（1） 积分运算电路 积分运算电路如图10所示 图10 积分运算电路由于“虚地”，U-=0,故： Uo=-Uc由于“虚断”，i1=iC, 故： Ui=i1R=icR得：； = RC（积分时间常数）由上式可知

8、，利用积分电路可以实现方波三角波的波形变换。(2)占空比可调电路方波三角波转换电路的仿真图如图11所示图11 方波三角波转换电路的仿真图 由于是方波三角波波转换电路，因此在第二个集成块的输出端加上个限流阻R5=2K,根据设计要求三角波的峰峰值为2V，且占空比可调。Uo=-Uz(t1-t0)+UO(t0) 当Uo=Uz(t2-t1)+UO(t1)T= ,取R9、R5为10K的电位器，R8为50K电位器。解之可得：R6=282/T=282f=0.0968K9.68K，因此取R6=10K，积分电路中C=220nf,改变占空比的二极管可选用2个1N4007,补偿电阻R12可选取10K，以保证集成运放输

9、入级差分放大电路的对称性。 四、总原理图及元器件清单1、总原理图 （1）、直流电流如图12所示 图12 直流电源 （2）、正弦波方波三角波函数转换电路如图13所示图13 正弦波方波三角波函数转换电路3、 元件清单元件清单如表1所示元件序号型号主要参数数量备注（价钱）变压器15V19元三端稳压器LM781211.2元三端稳压器LM791211.2元电阻68、2K、10K15K、1K3、1、31、20.1元芯片Ua74131.5元电位器 5K、50K2、10.5元电位器 10K40.5元电容 0.22uf30.5元二极管1N400780.1元发光二极管50.3元稳压管 3.3V20.25元大号焊接

10、板12.0元大电容耐压35V以上3300uf、220uf2、20.5元小电容0.1uf、0.33uf2、20.3元导线13元表1 元件清单五、 安装与调试 1、 直流稳压电源（1）、按所设计得电路图在电路板上做好布局，准备焊接电路板。（2）、用万用表测得输出为+11.9V和-12.1V，与理论值有一定的误差；并且测出7812、7912输入与输出的压差分别为+9.2和-9.2，并记录。2、正弦波、方波、三角波波形转换 （1）、按照设计好的电路图正确地布局好电路，焊接电路板. （2）、经“起振”调试后用示波器可测得各输出端的波形，并记录。（3）、 用示波器读出格数，计算峰峰值；然后用数字毫伏表读出

11、其有效值，并记录。 (4)、 调节各个电位器，用函数发生器的输入端测出各个波形的频率范围，并记录。六、 性能测试与分析 1、直流电源部分输出：+11.9V，-12.1V。稳压块电势差：LM7812为9.2V，LM7912为9.2V。误差分析：LM7812端的输出：（11.9-12）/12100 %=0.83%。 LM7912端的输出：（12.1-12）/12100 %=0.83%。2、波形转换部分 经“起振”调试后用示波器可测得各输出端的波形，并记录。用示波器读出格数，计算峰峰值；然后用数字毫伏表读出其有效值，并记录。调节各个电位器，用函数发生器的输入端测出各个波形的频率范围，并记录。 数据记

12、录：（1）、正弦波（幅值可调、频率可调）峰-峰值：Up-p=22=4V 有效值为：U=4/2=1.41V频率调节范围为：187.6HZ12.67KHZ相对误差：（1.4144-1.41）/1.41100%=0.31%（2）、方波峰-峰值：Up-p=2.52V=5V 有效值为：U=5/2=1.768V 相对误差：|2.5-2|/2100%=25%（3）、三角波峰-峰值：Up-p=22V=4V 有效值为：U=4/2=1.414V 相对误差：|2-2|/2100%=0误差分析：1、 电路参数选择不合理2、 焊电路板的时候，焊点时间太长了，影响了器件的阻值3、 焊点不紧凑4、 直流电源输出的信号不是标

13、准的12V5、 读数时未正视6、 电位器太多了，不便于调节七结论与心得实验结果：1、 若正弦波失真，可调电位器R1,若不能稳幅，则调电位器Rf。2、 调节电位器的滑动端可以改变占空比。3、 调节RC串并联网络的电位器可改变正弦波的频率。心得：这次的课程设计的方案很快就出来了，可是，由于电位器太多了，特别不好调试。调了一天才终于调试出来，虽然久，但是心里还是有一点的成就感，因为从小就对电有种恐惧感。这次的课程设计我学到了很多，不仅仅是课内的知识，比如，我们必须将所学的理论知识同客观实际相结合，才能真正的学好！而且，团队合作在试验中有着举足轻重的重要。八、 参考文献1、 模拟电子技术基础第四版 童

14、诗白与华成英主编 ,高等教育出版社 .（2006）；2、 电子线路设计、实验、测试（第二版）谢自美主编, 华中理工大学出版社；3、 模拟电子技术 王港元主编, 机械工业出版社. （1994）4、 电子技术基础（模拟部分） 康华光主编 , 高等教育出版社.（1999）。5、 电子技术实验与课程设计 毕满清 主编， 机械工业出版社， 20066、 电子线路线性部分（第四版） 谢嘉奎 主编高等教育出版社，19997、 电子实验与课程设计赣南师范学院物理与电子信息学院.物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表专业：电子信息工程班级：电信本学号：46姓名： 课题名称设计制作一个产生正弦波方波锯齿波函

15、数转换器设计任务与要求输出波形频率范围为0.02KHz20kHz且连续可调；正弦波幅值为2V，；方波幅值为2V；锯齿波峰-峰值为2V，占空比可调；分别用三个发光二极管显示三种波形输出；用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（12V）。设计报告成绩评分标准：有合理的方案设计和论证、电路参数的计算、总原理图和清单。（0-20分）电路板制作、调试规范，有详细制作和调试过程。（0-10分）电路板测试合理，对性能指标测试数据完整，正确；进行数据处理规范，进行了误差计算和误差分析。（0-15分）对课程设计进行了总结，有体会，并能提出设计的改进、建设性意见。 （0-5分）设计报告成绩：电子作品成绩评分标准：电路正确，能完成设计要求提出的基本功能。（0-30分）电路板焊接工艺规范，焊点均匀，布局合理。（0-20分） (其中直流电源部分占20%，功能部分80%)电子作品成绩：课程设计成绩 总成绩：指导教师：1月5日专心-专注-专业