1、方波三角波发生器课程设计任务书专业 I I动化 班级姓名设计起止日期2013.6. 24 2013. 6. 28设计题目：方波一三角波发生器设计任务（主要技术参数）：设计一个方波一三角波发生电路，主要技术参数：频率：1001000Hz；幅 度：全2V。要求选择电路结构，计算元件参数。指导教师评语：成绩： 签字：年 月曰No.课程设计说明书1 课程设计的目的电子技术基础课程设计是学习理论课程之后一个必不可少的实践教学环节。 它包括查找资料、选择论证方案、设计电路并仿真、分析结果、撰写报告等工作。 通过课程实际要实现以下目标：通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识, 提高综合运用知识的能力，逐
2、步增强实际工程训练。注重培养学生正确的设计思 想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。为后续的毕业设计打好基础。培 养学生获取信息和综合处理信息的能力，文字和语言表达能力以及协调工作能力。 课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。 提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.设计方案论证2.1设计思路由图1所示，常见的方波一三角波发生器是由滞回比较器和由集成运放组成的积 分电路组成的。由于采用集成运放组成的积分电路，可以得到线性很好的三角波。输出R 1 R三角波的幅值（/om= = /2 ,三角波频率f = = ,要想设计一个幅值不变,
3、频率可调的方波三角波发生器，通常先调节电阻&和R：确定好输出电压的幅值，再利用 R；和Cf调节周期和频率。所以，我把R换成了一个滑动变阻器。图1方波-三角波发生器原理图2. 2设计方法1 设计电路R 1 R在如图1所示的电路中，警L / = 1 = ,因此可知，改变&和ii 1 4/v4Cf&可改变输出电压幅值，而改变任一个电阻值和电容值均可改变周期和频率。通常先调节电阻R和&确定好输出电压的幅值后，再利用&和Cf调节周期和频率。由于此设计 要求幅值一定，频率可调，所以只能通过改变凡来调节频率。将图1中的乩换成滑动变 阻器即可，如图2所示，电路图的元件列表和参数选择如表1所示。图2 频率可调的
4、方波-三角波发生器表1方波-三角波发生器所需元件元件名称元件符号元件参数电阻110KQ电阻220KQ电阻3R31KQ电阻4R0 125KQ电阻5r51OKQ放大器711电容C0. OluF稳压管VDzi VDz：3 V电源 VeeVcc -15V, 15V2.工作原理与方波发生器相同，迟滞比较器佻的输出只有两种可能：高电位为低电位为卩。】=一0 + 0）2-卩2。而此电路迟滞比较器器的基准电压“E为零，利用叠加原理可得Al的同相输入点位为尽+凡设开始工作时电容Cf尚未积累电荷且合上电源时= f/olH = Uz ,因为Cf上无电荷，所以wo=0（A：的反相输入端为虚地）。此时w1+ = UOt
5、t R-,由ito=-uoldt可知,K + r2 K4Cy输出点位uo随时间以一直线下降。又由% = uol - +心-可知g的电位也随着R + E KR。下降而下降，当输出电压。一子=乞时，G二0,此时应输出由高电位人记跃变 为地电位t/olL=- Uz；随着的跃变。立即下降,而输出电压。则因积分函数限定 以直线形式上升*也随着。的上升而逐渐上升，当“V吨时乂从 低电位跃变到高电位;冷+ 乂立即上升，输出电压”。乂将随直线下降，以后的过 程周而复始，电路输出一系列三角波。调节&可以改变频率。方波三角波发生电路电路 波形图如图3所示。图3方波-三角波发生电路电路波形图3.有关计算三角波输出幅
6、度（/olm = = 2ix3 = 6Volm 尺 lOxlO3方波输出的幅值U2m=Uz=3VlOxlO3当=12.5KQ 时=4尼g = 4x20x103x12.5x103x0.01x10-6 = QQQiizlOxlO3当=125KQ 时= f = 4/?2/e4CF = 4x20x103x125x103x0.01x10h5 = 100HZlOxlO3当=15KG 时f = 4 x 20x103x15x103 x 0.01x10-6 833HZlOxlO3当 R4 = 25KQ 时，/ =丄=一一 = * 二 =500HzT 4R：RG 4x20x103x25x103x0.01x10_5
7、lOxlO3当 R4 = 62.5KQ 时，/ =丄=一出一 = , * = 200HzT 4R此 q 4x20x103x62.5x103x0.01x10_ VEE均來自基本元件，运算放大器A,稳压管刃乙， VDzj來自元件工具栏，在任何一栏中用鼠标左键单击选定一个元件，移至绘图区域后在 左键单击即可将原件放置在工作区。对元件的参数和名称进行设置，双击某一元件，在 Label中进行元件名称设置，在Value中进行参数设置。所有元件放置好后，进行连接 电路图、连接好的电路图。如图5所示。 r :Wkn： : vcc：:123GNir : Q：图5 方波-三角波仿真原理图4. 3仿真结果当 R4
8、= 62.5KQ 时，192.736 HzSensitivity (RMS)3vRise/FallTrigger levelI I Slow change signalCompression rate:图6频率图OscilloscopeXSCITimeChannel AChannel B0.000 s0.000 V7.850 V0.000 s0.000 V7.850 VT2-T10.000 s0.000 V0.000 V楽Agilent嶷觀爲旅询04.55430 VACHIR4W 住ns*Ratio RefPo能rFVMCTIOM MATHDC I AC I n 4W Pfi-riad -H
9、d& AC V ft 2bV I Freq Crrt iFj| Hull MinI I .I； . J , IdBmL0积瞬MEWU-,AlevelENTERTRIGLOCAL5004ik丄u-toXHold S网电泻 RANGE / DIGITS &! Auto/ IFued Ofl Rear Pnai 3A RMSTimewScale:ase10 ms/DiyCh-annel A Scale: 5 V/DivCh-annel BScale: 5 V/DivTriggerEdge: |T Jj |X|V|ExtX pos.(Div): 0Y pos.(Div): 0Y pos.(Div):
10、0Level: o I V|W两两屈芮帀芮口Single |Normal (Auto |None |Ext. trigger图7 输出波形图gilent Bull iet er-XH 1图8三角波输出幅值当 & = 15KG 时,图9频率图T2-T1TimebaseScale: 10 ms/DivX pos.(Div): 0丽両丽丽Time1.234 s1.234 s0.000 sChannel A-3.801 V-3.801 V0.000 VChannel B512.646 mV512.646 mV0.000 VChannel A CheScale: |5 V/DivReverseV pos
11、.(Div): 0 Acirnfoci 5cale: |5 V/DivV pos.(Div): 0 fTnmrsnPi 图10输出波形图 Save i Ext. triggerTriggerEdge:孑也回回Level:Single |Normal |Auto|NoneAgilent &ult i*e t er-ZU 104 90213 VACMATHdB dBmTRIGLOCALXFused on Rear Pani釦嚎J庞蠢2oov inaouMix Mixl 3e。50DVk竺雪空3A RMS J mri 图11三角波输出幅值3.设计结果与分析3. 1设计结果示波器显示为输出波形为方波一
12、三角波，频率计测量值与理论值有一定的偏差。当 & = 62.5KG时，理论 /q 200Hz,实际为 192.736Hz。当他=15KG时，理论/心833Hz,实际为745,276Hz。三角波的输出幅值理论为6V,实际约为4. 9Vo3. 2误差分析仪器自身的误差：电源和信号源的内阻及电压变化、干扰和噪声都会造成误差； 人为误差：各种数据的处理和数据记录，以及实验的过程中因方法不当产生的人为 误差产生。4.设计体会通过这次课程设计，加强了我思考和解决问题的能力。在此次课程设计的过程中, 我遇到了许多问题，例如，最初没有明确的思路、对各种参数的选取不够清楚，但是通 过查阅课内外的有关资料集网络资料得到了很好的解决。通过这次的课程实际，让我深 深体会到，对于任何事都必须耐心、细致。5.参考文献11童诗白，华成英.模拟电子技术基础，第3版.ML北京：高等教育出版社， 200112康华光.电子技术基础（模拟部分），第4版.Ml.北京：高等教育出版社， 19993 朱定华，吴建新，饶志强.模拟电子技术凶.北京：清华大学出版社，20054 高吉祥.模拟电子技术.北京：电子工业出版社M, 20045 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，2002
