正弦波方波三角波產生電 路 09通信（一）班 木拉迪里 090110100 何爾安 090110098 目錄1設計的目的及任務（3） 11 課程設計的目的 （3）12 課程設計的任務與要求（3）13 課程設計的技術指標（3） 2 總體電路設方案（4）2.1 正弦波發生電路的工作原理（4）2.2 正弦波轉換方波電路的工作原理（5）2.3 方波轉換成三角波電路的工作原理（6） 2.4 總電路圖（8） 3單元電路設計（9）3.1 正弦波發生電路的設計（9）3.2 正弦波轉換方波電路的設計（11）3.3 方波轉換成三角波電路的設計（13） 4 電路調試或仿真（14）41 PROTEL制圖（14）42 Multisim部分（15） 5 收獲體會（16）6 參考文獻（17） 一 設計的目的及任務11課程設計的目的： 1掌握電子系統的一般設計方法2掌握模擬IC器件的應用3培養綜合應用所學知識來指導實踐的能力4掌握常用元器件的識別和測試5熟悉常用儀表，了解電路調試的基本方法6. 培養團隊合作能力12課程設計任務與要求： 1. 設計一個能產生正弦波、方波、三角波信號發生器， 2能同時輸出一定頻率一定幅度的3種波形：正弦波、方波和三角波；3可以用12V或15V直流穩壓電源供電；13 課程設計的技術指標： 1設計、組裝、調試函數發生器2輸出波形：正弦波、方波、三角波；3頻率范圍 ：在1010000Hz范圍內可調 ；4輸出電壓：方波U24V，三角波U8V，正弦波U1V。二 總體電路設方案 2.1正弦波發生電路的工作原理:產生正弦振蕩的條件:正弦波產生電路的目的就是使電路產生一定頻率和幅度的正弦波，我們一般在放大電路中引入正反饋，并創造條件，使其產生穩定可靠的振蕩。正弦波產生電路的基本結構是：引入正反饋的反饋網絡和放大電路。其中：接入正反饋是產生振蕩的首要條件，它又被稱為相位條件；產生振蕩必須滿足幅度條件；要保證輸出波形為單一頻率的正弦波，必須具有選頻特性；同時它還應具有穩幅特性。因此，正弦波產生電路一般包括：放大電路；反饋網絡；選頻網絡；穩幅電路個部分。正弦波振蕩電路的組成判斷及分類：（1） 放大電路：保證電路能夠有從起振到動態平衡的過程，電路獲得一定幅值的輸出值，實現自由控制。（2） 選頻網絡：確定電路的振蕩頻率，是電路產生單一頻率的振蕩，即保證電路產生正弦波振蕩。（3） 正反饋網絡：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于其反饋信號。（4） 穩幅環節：也就是非線性環節，作用是輸出信號幅值穩定。 判斷電路是否振蕩。方法是： （1）是否滿足相位條件，即電路是否是正反饋，只有滿足相位條件才可能產生振蕩 （2）放大電路的結構是否合理，有無放大能力，靜態工作是否合適； （3） 是否滿足幅度條件正弦波振蕩電路檢驗，若： (1) 則不可能振蕩； (2) 振蕩，但輸出波形明顯失真； (3) 產生振蕩。振蕩穩定后。此種情況起振容易，振蕩穩定，輸出波形的失真小 分類： 按選頻網絡的元件類型，把正先振蕩電路分為：RC正弦波振蕩電路；LC正弦波振蕩電路；石英晶體正弦波振蕩電路。RC正弦波振蕩電路 常見的RC正弦波振蕩電路是RC串并聯式正弦波振蕩電路，它又被稱為文氏橋正弦波振蕩電路。 串并聯網絡在此作為選頻和反饋網絡。它的電路圖如圖（1）所示： 它的起振條件為： 。它的振蕩頻率為： 它主要用于低頻振蕩。要想產生更高頻率的正弦信號，一般采用LC正弦波振蕩電路。它的振蕩頻率為： 。石英振蕩器的特點是其振蕩頻率特別穩定，它常用于振蕩頻率高度穩定的的場合。 圖（1） 2.2 正弦波轉換方波電路的工作原理: 在單限比較器中，輸入電壓在閥值電壓附近的任何微小變化，都將引起輸出電壓的躍變，不管這種微小變化是來源于輸入信號還是外部干擾。因此，雖然單限比較器很靈敏，但是抗干擾能力差。而滯回比較器具有滯回特性，即具有慣性，因此也就具有一定的抗干擾能力。從反向輸入端輸人的滯回比較器電路如圖1a所示，滯回比較器電路中引人了正反饋。從集成運放輸出端的限幅電路可以看出，UOUZ。集成運放反相輸人端電位UPUI同相輸入端電位令UN=UP求出的uI就是閥值電壓，因此得出輸出電壓在輸人電壓u，等于閥值電壓時是如何變化的呢？假設uI+UT，那么UN一定大于uP，因而UO-UZ，所以uP-UT。只有當輸人電壓UI減小到-UT，再減小一個無窮小量時，輸出電壓UO才會從-UT躍變為+UT。可見，UO從+UT躍變為-UT和從-UT躍變為+UT的閥值電壓是不同的，電壓傳輸特性如圖b)所不。從電壓傳輸特性上可以看出，當-UTuI+UT時，UO可能是-UT，也可能是+UT。如果uI是從小于-UT，的值逐漸增大到-UTuI+UT，那么UO應為+UT；如果uI從大于+UT的值逐漸減小到-UTuI+UT，那么應為-UT。曲線具有方向性，如圖b)所示。實際上，由于集成運放的開環差模增益不是無窮大，只有當它的差模輸人電壓足夠大時，輸出電壓UO才為UZ。UO在從+UT變為-UT或從-UT變為+UT的過程中，隨著uI的變化，將經過線性區，并需要一定的時間。滯回比較器中引人了正反饋，加快了UO的轉換速度。例如，當UO+UZ、uP=+UT時，只要uI略大于+UT足以引起UO的下降，即會產生如下的正反饋過程：UO的下降導致uP下降，而UP的下降又使得UO進一步下降，反饋的結果使UO迅速變為UT，從而獲得較為理想的電壓傳輸特性。本電路中該電路的作用是將正弦信號轉變成方波信號，其傳輸特性曲線如下圖所示： 正弦波傳輸特性2.3 方波轉換成三角波電路的工作原理： 當輸入信號為方波時，其輸出信號為三角波，電路波形圖如下：2.4總電路圖三 單元電路設計3.1 正弦波發生電路的設計 本電路中采用RC橋式正弦波振蕩電路產生正弦波，其電路圖如下所示RC橋式正弦振蕩電路 該電路Rf回路串聯兩個并聯的二極管，如上圖所示串聯了兩個并聯的1BH62，這樣利用電流增大時二極管動態電阻減小、電流減小時動態電阻增大的特點，加入非線性環節，從而使輸出電壓穩定。用Multisim10.0對電路進行仿真得到下圖仿真波形3.2 正弦波轉換方波電路的設計 本電路中采用滯回電壓比較器將正弦波轉成方波，其電路原理如下圖所示滯回電壓比較器電路原理圖 滯回電壓比較器原理前面有描述，不再重復。 本電路中用到的穩壓管為1N5759A，其穩壓電壓為1.7V 電路中閾值電壓為： UT1=UREF-UZ UT2=UREF+UZ 本電路中UREF=0，所以 UT1=-UZ UT2=UZ 用Multisim10.0對其進行仿真得到如下波形圖波形仿真： 3.3 方波轉換成三角波電路的設計 本電路中方波轉成三角波采用積分電路，其電路原理如下圖所示積分電路圖 電路仿真如下圖所示 四 電路調試或仿真4.1 PROTEL繪制原理圖PCB封裝圖42 Multisim電路仿真總電路圖如下所示該電路分為三部分，第一部分為RC橋式正弦振蕩電路，其功能是利用RC振蕩產生特定頻率的正弦波；第二部分為電壓比較器電路，其功能為將正弦波轉成方波；第三部分為積分電路，其功能為利用積分電路將方波轉成三角波；在正弦波產生電路中f=1/(2RC),改變RC的值可以改變電路的信號頻率，在電壓比較器中，改變參考電壓UREF的值可以改變方波的比例。電路總體仿真圖如下所示 五 收獲體會 本次實踐是我們兩個人第一次合作，親身體會自己動手查資料、設計電路、仿真等過程，每個人都感覺收獲很大。每當電路要成功時，當時的心情是那么的激動，但是前幾次都沒有成功，在我們的不斷努力、不斷探索、不斷查資料之下，終于將電路設計成功，在成功之時心情真的是不一樣！ 當我們拿到課程設計題目時感覺很茫然，不知道從何入手，只有一張設計要求、沒有工具、沒有資料、沒有材料，如何能完成設計要求呢！后來經過我們三個人上網查資料，了解到電路設計好了之后可以使用Multisim對其進行仿真。用Multisim10對電路進行仿真真的很方便，而且安全，還便于對電路進行修改。并進行了合理的分工，木拉迪里同學負責Multisim仿真，何爾安同學負責protel制圖，收集資料，整理設計方案，實踐總結。 本次設計中采用電路模塊化理念，將本來非常復雜的電路分解成一個個簡單的單元電路，然后設計單元電路，單元電路設計起來就簡單多了。最后將每個單元電路連接起來便成了一個復雜的，具有特定功能的電路。這種設計電路的思想在設計大型電路時尤為突出，每個人只需要負責自己的一塊電路，然后匯總就可以了！ 本次設計中遇到了不少困難，但在老師同學的幫助下、在我們自己的努力下，還是一個一個的將問題解決了！個