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1、 科技学院信息工程系2009级课程设计 双电源供电的三角、方波发生器专 业 名 称 自动化班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 邱玉兰评 分 日 期 2011年12月摘要在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。例如随着三角波，方波发生电路的迅速发展，用三角波，方波发生电路可很方便地构成各种信号波形发生器。用三角波，方波发生电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。传统的电子电路与系统设计方法周期长，成本高，效率低。在电子产品开发设计的过程中，常常
2、需要工程技术人员对所设计的电路进行实物安装和调试，通过整机安装，调试后，如果发现原先的设计有问题，还得回头重新安装，修改、过程非常繁琐。近年来电子产业迅速发展，将先进的计算机技术应用其中十分便利和有重要影响。本次课程设计是要求做一个能够产生方波-三角波的函数发生器。众所周知,制作函数发生器的电路有很多种。本次设计采用的电路是基于运放和二极管，电容，电阻的试验电路。由理论分析知,电压比较器可以产生方波,积分电路可以产生三角波，向电压比较器输入三角波就可以产生方波,于是可以将积分电路的输出作为电压比较器的输入。各种波形频率段的调整可以由外电路的改变来实现,例如, 函数信号发生器是一种能够产生多种波
3、形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、方波的函数波形发生器。电路的原理部分的设计,可以是先设计单元电路,然后用仿真软件模拟。等到各个单元都设计完成后,可以将各个单元结合到一起,由仿真软件模拟是否符合制作要求。本次试验中,就是先做方波发生电路:电压比较器。然后是积分电路,最后是差动放大电路。电子技术基础 课程设计任务书20112012学年 第一学期第18周19周题目双电源供电的三角、方波发生器内容及要求1、要求用运放组成三角、方波发生器；2、三角波正负斜率分别
4、、幅值可调；3、方波正负幅值要求对称。进度安排1、方案论证 2天2、分析、设计、 3天3、焊接、调试、实现 3天4、检查、整理、写设计报告、小结 3天学生姓名： 指导时间：2011年12月下旬指导地点：十大楼任务下达2011年12月12日任务完成2011年12月23日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师邱玉兰系（部）主任万卫强目 录第一章 总体方案的设计与选择51.1 方案设计与论证51.2 原理图设计51.3 三角波电路设计原理61.4 元器件选择8第二章 总体电路图及印刷板图92.1PCB原理图2.2PCB印刷板图第三章 计算机仿真3.1仿真与调试第四章 电路安装调试
5、114.1元件清单与验证器材及相关介绍114.2安装方波三角波产生电路164.3调试方波三角波产生电路164.4、电子电路调试的一般步骤1845注意事项2046寻找故障的方法204.7元件的检测204.8结论21第五章 心得体会22参考文献26第一章 总体方案的设计与选择11方案设计与论证方案一采用多功能波形发生器ICL8038BC.多功能波形发生器ICL8038BC具有体积小,结构简单等特点,只需外接少量元件,便可产生精确的正弦波,方波和三角波信号,同时也能产生锯齿波,阶梯波和尖脉冲造次我种波形,因此,该芯片具有广泛的应用前景。多功能波形发生器ICL8038BC具有体积小,结构简单等特点,只
6、需外接少量元件,便可产生精确的正弦波,方波和三角波信号,同时也能产生锯齿波,阶梯波和尖脉冲造次我种波形,但是该芯片集成度太高,如果该芯片出现问题,设计将前功尽弃.方案二：采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，该电路的优点是十分明显的：1、线性良好，稳定性好；2、频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便的连续的改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；3、三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。因此本实验采用同相迟滞电压比较器和积分器同时产生方波和三角波的方案。1.2原理图设计1.2.1方波电路设计原理 方波产
7、生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。由于方波或矩形波包含极其丰富的谐波，因此，这种电路又称为多谐振荡电路。其本电路级成如图1.1所示，它是在在迟滞比较器的基础上，增加了一个由R、C反馈到比较器的反相端。在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了一个如图1.2所示的双向限幅方波发生电路。由图可知，电路的正反馈系数F为图1.1基本电路图1.2 双向限幅的方波产生电路1.2.2参数计算方波周期、频率计算：T=2RCln（1+2R1/R2） f=1/T 幅值： Uo=Uz 1.3三角波电路设计原理1.3.1三角波发生电路锯齿波和正弦波、方波、三角波是常用的基本
8、测试信号。三角波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路.由于方波或矩形波包含极丰富的谐波,因此这种电路又称为多谐振荡电路.它是在迟滞比较器的基础上,增加了一个由R、C组成的积分电路,把输出电压经过R、C反馈到比较器的反相端.在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了双向限幅房波发生电路.由于比较器中的运放处于正反馈状态,因此一般情况下,输出电压V0与输入电压V1不成线性关系,只有在输出电压V0发生跳变瞬间,集成运放两个输入电压才可近似等于零,即Vid=0或Vp=Vn=V1是输出电压V0转换的临界条件。在接通电源的瞬间，输出电压究竟偏于正向饱和还是负向饱和
9、，那纯属偶然。设输出电压偏于正饱和值，即V0=Vz,时,加到电压比较器同相端的电压为+FVz,而加于反向端的电压,由于电容器C上的电压Vc不能突变,只能由输出电压V0通过电阻R按指数规律向C充电来建立,充电电流为i+.显然,党加到反向端的电压VC略正于+FVz时,输出电压便立即从正饱和值(+Vz)迅速翻转到负饱和值(-Vz),-Vz又通过R对C进行反向充电. 通常将矩形波为高电平的持续时间与振荡周期的比称为占空比,对称方波的占空比为50%.如需产生占空比小于或大于50%的矩形波,只需适当改变电容C的正 反向充电时间常数即可.此外，如在示波器等仪器中，为了使电子按照一定的规律运动，以利用荧光屏显
10、示图像，常用到三角波产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，就要在水平偏转板加上随时间作线性变化的电压三角波电压，使电子束沿水平方向匀速扫过荧光屏。图1.3三角波发生电路1.3.2参数计算三角波幅值： 周期、频率： 1.4 元器件选择电阻 ： 4.7千欧 1个 1千欧 2个电位器： 10千欧 2个集成模块： LM741 2个 极性电容： 1 uf 1个6v稳压二极管： 2个直流稳压电源: 1台万用表： 1只导线： 若干面包板： 1个 第二章 总体电路图及印刷板图2.1 Protel99原理图图2.1 总体电路图2.2 PCB印刷板图 图2.2 PCB印刷板图图2
11、.3 PCB 3D图第三章 计算机仿真3.1仿真与调试按照原理图,在multisim中做好电路图，如图2.1。仔细检查电路图是否有错误。在确定没有错误的情况下,将multisim中的仿真器材示波器拖出来,将示波器接到输出方波和三角波的端口Vo1和Vo2。将电路调到运行状态。观察示波器中输出的波形。调整示波器的X和Y增益,比较波形的失真情况图3.1 仿真实验电路仿真调试输出波形：图3.1.1方波Vo1输出波形（幅值对称）图3.1.2三角波Vo2输出波形图3.1.3三角波Vo2输出斜率可调图3.1.4三角波Vo2输出幅值可调图3.1.5 方波和三角波在同一示波器中输出经过多次调试后，得到完整的波形图经过分析知道,方波的波形开始时有少量失真,随着电路的逐渐稳定,失真基本上完全消除，且幅值对称。三角波的波形只有少量失真,且斜率和幅值均可调，其他符合要求此电路设计，符合设计要求。第四章 电路安装调试制作和调试是最容易出现错误的环节，因此在制作和调试时我们做到有条不紊，认真的做好每一步工作。4.1元件清单与验证器材及相关介绍：元件清单 电阻 ： 4.7千欧 1个 1千欧 2个 电位器：
