压控三角波波发生器的设计.docx
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压控三角波波发生器的设计.docx
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压控三角波波发生器的设计
压控三角波-方波发生器的设计
姓名:
刘伟
学号:
10
系别:
物理系
专业:
电子信息科学与技术专业
指导教师:
赵祥敏
完成时刻:
2020,11,24
第一章绪论
关于课程设计………………………………………………
(1)
关于压控三角波-方波发生器………………………………
(1)
第二章系统方案认证
课程设计目的………………………………………………
(1)
设计任务……………………………………………………
(1)
设计内容与要求……………………………………………
(1)
方案设计……………………………………………………
(1)
2.4.1压控三角波-方波发生电路组成框图……………………
(1)
第三章原理图设计及仿真
压控三角波方波发生器方案一………………………………
(1)
3.1.1方波产生电路…………………………………………
(1)
3.1.2三角波产生电路………………………………………
(1)
3.1.3滞回电压比较器………………………………………
(1)
3.1.4压控三角波-方波发生器……………………………………
(1)
压控三角波方波发生器方案二………………………………
(1)
3.2.1NE555装置的三角波-方波发生器电路图………………
(1)
3.2.2NE555装置的压控三角波-方波发生器电路原理…………
(1)
压控三角波方波发生器方案三………………………………
(1)
3.3.1由集成运放组成的压控三角波—方波发生器原理图……
(1)
3.3.2由集成运放组成的压控三角波—方波发生器输出波形……
(1)
3.3.3由集成运放组成的压控三角波—方波发生器的原理……
(1)
第四章硬件电路安装调试
面包板的利用方式及注意事项………………………………
(1)
硬件电路安装………………………………………………
(1)
4.2.1滞回电压比较器直流传递特性的测定……………………
(1)
4.2.2压控三角波-方波发生器的实现…………………………
(1)
电路的调试…………………………………………………
(1)
第五章结论………………………………………………………
(1)
压控三角波-方波发生器的设计
第一章绪论
关于课程设计
课程设计作为集中实践性教学环节,应着重提高学生的自学能力,独立分析、解决问题的能力和动手进行实验的能力。
为了培育学生自学能力,关于设计或实验中可能碰着的重点、难点,只要通过典型分析和讲解,启发学生的思路和自学的方式,以便达到触类旁通的作用。
设计中还要交给学生查阅资料、利用工具书的方式,让他们碰到问题时,不是立刻找教师,而是通过独立试探,查阅资料和书籍,自己寻觅答案。
关于压控三角波-方波发生器
本次课程设计是要求做一压控三角波-方波发生器
产生电路,众所周知,制作函数发生器的电路有很多种.本次设计采纳的电路是基于运放的实验电路.
由理论分析知,电压比较器能够产生方波,积分电路能够产生三角波,三角波再通过差动放大器能够产生正弦波.向电压比较器输入三角波就能够够产生方波,于是能够将积分电路的输出作为电压比较器的输入.各类波形频率段的调整能够由外电路的改变来实现。
第二章系统方案认证
课程设计目的
(1)把握波形发生电路的设计和调试方式;
(2)把握波形发生电路的参数的计算方式。
设计任务
设计一个压控三角波-方波产生电路。
指标要求如下:
操纵电压范围:
1~2V;重复频率范围:
500~1000Hz;
设计内容与要求
(1)依照设计要求和已知条件,确信电路方案,计算并选取外电路的元件参数。
(2)测量振荡电路输出方波-三角波的振荡频率,使之知足设计要求。
方案设计
产生方波、三角波的方案有多种,本次实验要紧采纳用电压比较器和积分器同时产生方波和三角波。
其中电压比较器产生方波,对其输出波形进行一次积分产生三角波。
2.4.1压控三角波-方波发生电路组成框图
第三章原理图设计及仿真
压控三角波方波发生器方案一
3.1.1方波产生电路
因为方波电压只有两种状态,不是高电平、确实是低电平。
因此电压比较器是它的重要组成部份。
它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现使输出状态自动地彼此转换。
3.1.2三角波产生电路
三角波电路波形能够通过积分电路实现,把方波电压作为积分运算电路的输入,在积分运算电路的输出就取得了三角波。
3.1.3滞回电压比较器
图3-1为一种滞回电压比较器电路,双稳压管用于输出电压限幅,
R3起限流作用,R2和R1组成正反馈,运算放大器当up>un时工作在正饱和区,而当un>up时工作在负饱和区。
从电路结构可知,当输入电压uin小于某一负值电压时,输出电压uo=-UZ;当输入电压uin大于某一电压时,uo=+UZ。
运算放大器在两个饱和区翻转时up=un=0,由此可确信出翻转时的输入电压。
up用uin和uo表示,有
依照翻转条件,令上式右方为零,得现在的输入电压
Uth称为阈值电压。
滞回电压比较器的直流传递特性如图3-2所示。
设输入电压初始值小于-Uth,现在uo=-UZ;增大uin,当uin=Uth时,运放输出状态翻转,进入正饱和区。
若是初始时刻运放工作在正饱和区,减小uin,当uin=-Uth时,运放那么开始进入负饱和区。
若是给图3-1所示电路输入三角波电压,其幅值大于Uth,设t=0时,uo=-UZ,其输出波形如图3-3所示。
可见,输出为方波。
图3-3输入为三角波时滞回电压比较器的输出波形
3.1.4压控三角波-方波发生器:
给图3-1所示的滞回电压比较器级联一积分器,再将积分器的输出作为比较器的输入,如图3-4所示。
由于积分器可将方波变成三角波,而比较器的输入又正好为三角波,因此可定性判定出,图3-4电路的输出电压uo1为方波,uo2为三角波,如图3-5所示。
下面分析其振荡周期。
图3-4压控三角波-方波发生器
积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时刻为振荡周期T的一半,由积分器关系式
或
注意到
,故
振荡频率那么为
图3-5压控三角波-方波发生器的输出波形
3.1压控三角波—方波发生器方案二
3.2.1NE555装置的三角波-方波发生器电路图
3.1.2NE555装置的压控三角波-方波发生器电路原理
工作原理:
电路如图3-6所示。
VT一、VT2和电阻R1组成恒流源,用于对电容C2实现线性充电;VT3、VT4和电阻R2组成恒流源,用于电容C2实现线性放电。
电路刚接通,C2上电压为零,555时基集成电路的
、
脚小于1/3Vcc,其
脚输出高电平(约),二极管VD4正偏,VD3反偏;VD1正偏,VD2反偏。
VT2集电极电流流过VD1向C2充电,当C2上电压线性增加到23Vcc(即8V)时,555的
脚触发,使
脚输出低电平(约0V)。
现在VD一、VD4反偏,而VD二、VD3正偏、电容C2上的电荷通过VT3集电极放电,当C2上电压线性下降到1/3Vcc(即4V)时,555的
脚触发,而使
复位,输出高电平,如此周而复始,在555的
、
脚即可取得线性度很高的三角波,而在
脚即可取得占空比为50%的方波。
该电路的频率为0~200kHz及以上的范围,且稳固度很高。
电路的频率通过计算求得:
f≈(R1+R2)C2
按电路中所给的R一、R2的值,f≈208KHz。
电路图中VT5为高ß输出缓冲级,三角波从VT5的射极掏出,幅度约为4V。
同时,本电路能够变通应用:
改变R1或R2的大小,能够改变三角波上升或下降时刻,相应改变方波的占空比,或操纵555的
脚电压,即可改变
脚方波的频率(线性转变)。
压控三角波—方波发生器方案三
3.3.1由集成运放组成的压控三角波—方波发生器原理图
3.3.2由集成运放组成的压控三角波—方波发生器输出波形
3.3.3由集成运放组成的压控三角波—方波发生器的原理
在图3-7所示的电路中,第一级A1组成迟滞电压比较器,输出电压uo1为对称的方波信号。
第二级A2组成积分器,输出电压u。
为三角波信号。
设稳压管的稳压值为Uz,那么电压比较器输出的高电平为+Uz,低电平为-Uz,由图3-7可得,A1同相端的电压为
由于此电压比较器的u=0,令u+=0,那么可求得电压比较器翻转时的上、下门限电位别离为
门限宽度为
比较器输出±Uz经电位器RP分压后,加到积分器的反相输人端。
设分压系数为n,那么积分器输入电压为±nUz,反相积分器的输出电压为
当t=0时,有
当t=t1时,有
因此方波和三角波的周期为
方波和三角波的频率为
由以分析可知,改变Uz可改变输由电压u01,U0的幅度改变R1/R2的比值,可改方波、三角波的周期或频率,同时阻碍三角波输出电压的幅度,但不阻碍方波输出电压的幅度;改变而和R.C,可改变频率,而不阻碍输出电压的幅度。
第四章硬件电路安装调试
面包板的利用方式及注意事项
1.安装分立元件时,应便于看到其极性和标志,将元件引脚理直后,在需要的地址折弯。
为了避免袒露的引线短路,必需利用带套管的导线,一样不剪断元件引脚,以便于重复利用。
一样不要插入引脚直径〉0.8mm的元器件,以避免破坏插座内部接触片的弹性。
2.对多次利用过的集成电路的引脚,必需修理整齐,引脚不能弯曲,所有的引脚应稍向外偏,如此能使引角与插孔靠得住接触。
要依照电路图确信元器件在面包板上的排列方式,目的是走线方便。
为了能够正确布线并便于查线,所有集成电路的插入方向要维持一致,不能为了临时走线方便或缩短导线长度而把集成电路倒插。
3.依照信号流程的顺序,采纳边安装边调试的方式。
元器件安装以后,先连接电源线和地线。
为了查线方便,连线尽可能采纳不同颜色。
例如:
正电源一样采纳红色绝缘皮导线,负电源用蓝色,地线用黑线,信号线用黄色,也可依照条件选用其它颜色。
4.面包板宜利用直径为0.6mm左右的单股导线。
依照导线的距离和插孔的长度剪断导线,要求线头剪成45º斜口,线头剥离长度约为6mm左右,要求全数插入底板以保证接触良好。
裸线不宜露在外面,避免与其它导线断路。
5.连线要求紧贴在面包板上,以避免碰撞弹出面包板,造成接触不良。
必需使连线在集成电路周围通过,不许诺跨接在集成电路上,也不得使导线相互重叠在一路,尽可能做到横平竖直,如此有利于查线,改换元器件及连线。
6.最好在各电源的输入端和地之间并联一个容量为几十微法的电容,如此能够减少瞬变进程中电流的阻碍。
为了更好地抑制电源中的高频分量,应该在该电容两头再并联一个高频去耦电容,一样取~的独石电容。
7.在步线进程中,要求把各元器件在面包板上的相应位置和所用的引脚号标在电路图上,以保证调试和查找故障的顺利进行。
8.所有的地线必需连接在一路,形成一个公共参考点。
硬件电路安装
4.2.1滞回电压比较器直流传递特性的测定
“压控三角波-方波发生器”实验包括滞回电压比较器直流传递特性的测定及方波——三角波发生器的实现。
按图4-1接线,R1=10kΩ、R2=20kΩ、R3=Ω、UZ≈6V、U+=+15V,U-=-15V,最后在面包板上形成如此的电路(电路连线镜头)。
给比较器加一适当频率和幅值的正弦电压,用示波器观看并记录传递特性和输出波形,并测定阈值电压。
图4-1滞回电压比较器
4.2.2压控三角波-方波发生器的实现
按图4-2接线(电路图特写),用示波器观看uo1和u
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- 三角 发生器 设计