可变三角波产生器doc.docx

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可变三角波产生器doc

可变三角波发生器

姓名

何攀

学号

20117208

院、系、部

电气工程系

班号

方1110-4

完成时间

2013年6月30日

摘要

在模拟和数字电路系统中，常常需要各种波形的信号特别是正弦波、方波、三角波等基础波形，用来作为测试信号，控制信号或信号源等。

为此我们需要能产生标准的，失真度小的信号发生器。

本课程设计要求做一个能产生可变三角波的发生器。

在理论上555定时器可以产生方波。

若在555定时器后面再接一个积分电路，这样理论上了可以把方波转换成三角波。

本课题设计是基于555定时器构成的多谐振荡器和积分电路来产生占空比可调的三角波波形信号，以用于不同功能的电路。

关键词：

波形积分电路555定时器

第1章　设计任务与要求

课程设计名称:

可变三角波发生器。

内容与要求：

试用555构成无稳态多谐振荡器，提供基准脉冲，并通过积分电路,设计一可变三角波产生器。

第2章　设计主体

用555构成无稳态多谐振荡器，提供基准脉冲，并通过积分电路,设计一可变三角波产生器。

2.1　设计原理

本设计是利用555定时器构成的多谐振荡器产生占空比可调的方波，产生方波以后，在运用集成运放构成的积分电路将占空比可调的方波转换成占空比可调的三角波。

当改变多谐振荡电路中的滑动变阻器的滑片位置时，三角波的占空比将发生变化。

能够同时产生方波、三角波的电路形式很多，常见实现方法有以下几种：

由555定时器或单稳态电路产生方波，然后将方波送入积分电路得到三角波，构成方波——三角波发生电路；有施密特触发器和积分电路构成产生方波——三角波发生电路；由正弦波发生器（如文氏电桥振荡器）产生正弦波，然后将正弦波送入过零比较器得到方波，再将方波积分得到三角波，由此构成方波三角波发生电路。

2.2　电路构成与解析

2.2.1　占空比可调的多谐振荡器

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。

多谐振荡器的电路形式很多，常用有RC环形多谐振荡器。

利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器（当5端口不用时，一般都通过一个0.01

的电容接地，以免旁路高频干扰）。

图2-1　占空比可调的多谐振荡器图

由于二极管的引导作用，电容C的充电时间常数：

放电时间常数：

通过与上面相同的分析计算过程可得：

T1=0.7R1C,T2=0.7R2C

占空比：

只要改变电位器滑动端的位置，可以方便地调节占空比

，当

时，

，

就成为对称的矩形波。

2.2.2积分电路

积分电路主要用于波形变换、放大电路失调电压的消除及反馈控制中的积分补偿等场合。

右图是一个典型的积分电路图。

由图可以看出，输入信号经过了一个电阻后经过反馈流到电容上，但此时认为电容的初始电量为零，故此时给电容充电。

由理想运算放大器的虚短虚断性质可推出：

所以：

如果把R1和C换个位置，就成了微分电路（但输入的电压应该是交流信号才可通过电容）。

上面讨论的运算放大器是基于电压放大器基础之上的。

积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波，还可将锯齿波转换为抛物波。

电路原理很简单，都是基于电容的充放电原理，这里就不详细说了，这里要提的是电路的时间常数RC，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。

输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。

积分电路图：

图2-2　积分电路图

积分电路的作用:

将矩形波变成锯齿波或三角波；抑制干扰脉冲和无用脉冲。

2.3　设计方案及电路图

2.3.1　原理框图

原理框图如下：

图2-3　原理框图

2.3.2　仿真电路图

在理论上555定时器可以产生方波。

若在555定时器后面再接一个积分电路，这样理论上了可以把方波转换成三角波，如下图。

图2-4　仿真电路图

第3章　调试与性能分析

用555构成无稳态多谐振荡器，提供基准脉冲，并通过积分电路,按照图2-4连接，制成可变三角波产生器。

产生的方波：

图3-1　产生的方波图

产生的三角波：

图3-2　产生的三角波图

占空比调解后的三角波：

图3-3　占空比调节后的三角波图

注：

通过调节滑动变阻器的阻值来调节三角波占空比。

第4章　结论

在这次设计中，确实遇到了不少麻烦，比如对这次波形发生器的设计，虽然最终得到了需要的波形，但是里面还有许多不足之处需要改进。

通过555无稳态多谐振荡器产生方波，利用积分电路可以得到三角波。

但是对，RS触发器以及延时电路的理解还有很大的不足，及以及仿真软件的使用，以及在实验过程中示波器不能显示正确的波形，需要依次排查错误，还有在调节滑动变阻器阻值时并不能改变占空比等问题，独立动手去设计一个实验，对我们来说是一个巨大挑战，经过多分析和向其他同学请教，终于完成本次实验。

第5章　设计收获和体会

这次的课题让我理解了积分电路和滞回比较器的作用和使用方法。

积分电路是控制和测量系统中的重要单元，利用其充放电过程可以实现延时、定时以及各种波形的产生。

滞回比较器又称为施密特触发器，抗干扰能力强。

它可以用于产生矩形波、三角波和锯齿波等各种非正弦波信号，也可用于波形变换电路。

这次小学期，自己动手，查资料设计电路，分析电路，学习仿真软件等，我自己独立思考、独立完成了设计的整个过程。

通过设计，掌握了Multuisim的基本操作。

能独立连接一些简单的电路，并能进行对其检测。

第6章　参考文献

[1]余孟尝.数字电子技术基础简明教程（第三版）[M].高等教育出版社

[2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）[M].高等教育出版社.