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1、课程设计课程名称：电子技术课程设计设计题目：方波产生和波形变换电路班级：姓名：学号：指导老师：设计时间：2014. 1.121.实验目的12 .实验原理12.1总的电路图12.2自激振荡产生正弦波22.2.1 电压比较器-自激振荡产生方波22.2.2电路分析图52.2.3仿真图及计算.623方波产生三角波82.3.1电路图分析92.3.2仿真图及计算.102.4三角波变为正弦波102.4.1低通滤波器112.4.2傅里叶级数122.4.3电路图及分析132.4.4仿真图143总的电路图及仿真图.154课程设计中的体会.165参考文献17一实验目的1. 学习方波、三角波发生器的设计方法。2. 学
2、会用multisimlO对设计的波形发生器进行仿真与分析二实验原理21总的电路图2.2自激振荡产生方波:因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以 电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两 种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应 按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延 迟环节来确定每种状态维持的时间。矩形波发生电路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、放电实现输出状态 的自动转换。电压传输特性如图所示。11 .Lha-/z-l电压传输特性2.2.1电压比较器-自激
3、振荡产生方波自激振荡原理：由反馈的一般表达式可知，负反馈放大电路的闭环放大倍数如下：A f=l/(l+AF)若上面的1+AF=0,则A =无穷，此时没有输入信号，放大电路仍将f有一定的输出信号，说明放大电路产生了自激振荡，因此负反馈放大电路产生自激振荡的条件是1+AF=0即 AF=-1；产生自激振荡的条件是I AFI=1自激振荡电路图如下：2.2.2 电路图分析：对方波而言：波形幅值不变，它是由稳压管将电压限制在一定范围内，其幅值为稳 压管的压降+0.7V左右得到的。由图得2.2+0.7=2.9V左右。在保证其他值不变的情况下1.R10/R4 越大，延迟时间越长；周期越大R10/R4 越小，延
4、迟时间越短；周期越小2. R7 越大，延迟时间越长；周期越大R7 越小，延迟时间越短；周期越小3. 电容C2,值越大，波形周期越小电容C2，值越大，波形周期越大对三角波而言：1. R10/R4 越大，三角波的幅值越小，且越接离示波器的零基近准线。R10/R4 越小，三角波的幅值越小，且越偏离示波器的零基准线，幅 值只有负值或正值。2. R7 越小，三角波的幅值越小，周期越大。R7 越大，三角波的幅值越大，周期越小。3. 电容C2，值越小，幅值越小，周期越大。电容C2，值越大，幅值越大，周期越小。对正弦波而言：1. R10/R4越大，三角波的幅值越小，周期越大。R10/R4越小，三角波的幅值越大
5、，周期越小。2. R7越小，三角波的幅值越小，周期越大。R7越大，三角波的幅值越大，周期越小。3. 电容C2，值越小，幅值越小，周期越大。电容C2，值越大，幅值越大，周期越小。2.2.3仿真图及计算：R亡丫亡rs亡SaveExt. Trigg亡 rTim ebaseScale 11Channel A Scale I 5 V/DivK pasition 回|Y7T Add I 引良 | 2 | 门匚；0Y position 卩DC-Cha仃亡E； Scale fwOmWhr Y position o- 答| Q |皿I f 爭 |Nor | Au讨TriggerEdgeb |Exr|Level方
6、波幅值理论值：Uom= 土 Uz= 土 2.9 V实际值如上图：土 3.089V彌 Oscilloscope-XSCLReverseChanrel_A Channel_B-3.244 7-3.181 V-23-7.430 mVExt, Trigger-11171 匸 b aseScale lms/bivChannel AScale ：5 V/bivChannel BScale |100 mVjtiivTrigger-EdgeB | 威 1: |K position o position (0Y position |oLevelhy/t Add | B/A | A/B -ac | o |dcAC
7、 1 o |dc -1 rTypeSing.Nor. Auto | NeneSau亡方波震荡周期T=2R *C*21n(l+2R /R )7104理论值：T=2*10*103*10 9*2*ln(l+2*5*103/(25*103)=O.67ms实际值：如上图为1.170ms 其振荡频率为f=1/T实际值：卜0.86理论值：f-1.5方波的傅里叶级数分解:u (t)=V + 竺(sin t+ 1sin3o t+1sin5o t+)2 兀03050其中 =王,冬是方波信号的直流分量，竺sint为方波信号的 0 T 2兀0基波23方波产生三角波2.3.1 电路图分析：在保证其他值不变的情况下：1.
8、电路中 C6 越大，三角波形会偏离示波器的零基准线，只出现负的 的波形或正的波形。幅值变小电路中C6越小，三角波形会接近离示波器的零基准线，出现正负半 周的波形。幅值变大2.电路中 R1 越大，三角波形会偏离示波器的零基准线，只出现负的 的波形或正的波形。幅值变小电路中R1越小，三角波形会接近离示波器的零基准线，出现正负半 周的波形。幅值变大2.3.2 仿真图及计算：三角波幅值Uos= 土Ut三角波幅值Uos =Ut (其中Ut= (R H-R ) Uz) 104实际值：土 3.235v理论值：Ut= (5*103/25*103)*2.9 =土0.58V三角波振荡周期T=4R R C /R10
9、164实际值：1.774ms理论值:T=4*5*103*5*103*4*1O 9/25*103 物.16ms其振荡频率f= R /4R R C41016实际值：f=0.56理论值:f=6.252.4将三角波变为正弦波2.4.1低通滤波器：滤波电路的实质是“选频”即允许某一部分的频率的信号顺利通过, 而将另一部分的频率滤掉，无源低通滤波器的缺点是：电压放大倍数低，带负载能力差。低通滤波器是容许低于截至频率的信号通过，但高于截止频率的信 号不能通过的电子滤波装置。让某一频率以下的信号分量通过，而 对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合 装置。一阶有源低通滤波器的截止频率为f
10、=1/2*“ *R*C。02.4.2傅里叶级数； 将三角波按傅立叶级数展开可知，它含有3次谐波， 5次谐波等多次 谐波因此通过低通滤波器，滤掉谐波，取出基波，即可将三角波转换 成正弦波，低通滤波器的通带截止频率应大于三角波的基波频率且小 于三角波的 3 次谐波频率将三角波按傅里叶级数展开：U = 8 U (sinM t-isin“ t+ 1 sin“ t-)o 兀 2 m925曲Oscilloscope-XSCSReverseTim 已 bs 宅 Scale |SOO us/DivSaveExt. TriggerX positionWfT必制| B伙|Channel AChannel BTri
11、ggerScale |50 V/DivScale 11 V/t)ivEdge* (T 7 E | Ext|V position |of position 7.8Level4VAC| 0 | DC农AC | o 6c- | CType Sing. | Nor. ! Auto | None通带截止频率理论值：f= 1 R592.302* * R * C实际值：f= L =848.170 1.1792.4.3电路图及电路的分析:R3值越大:越接近正弦波，周期不变R3值越小:越接近三角波，周期不变电容C1改变其幅值值越大，越平滑直至为直线值越小，越接近正弦波直至为三角波2.4.4仿真图曦 Osdl I
12、osco p&-XSC3Trigger500 usivY position . Z. 8NoneAC0DCK position 0F/F Add| B/A| A/B| position |0AC| 0 |DCChannel Scale |l V/t)ivTimebaseScaleLevel |斗Type Sing | Non! AutoTirm 亡Channel AChannel_B13.512 ms-30.631VCharnel AScale 剧CiExt. Trigg亡通带截止频率理论值：f =1=1592.3o 2* * R * C实际值：f = 1 =848.170 1.1793总的波形图及电路图电路图仿真图伊 0 s c i 11 stcrpe-XSC44.课程体会通过这次的学习，我了解了关于关于这个软件的使用，关于波形 变化的实现及其产生原理，也认识到了仿真软件对波形发生器的基本 分析方法和在分析仿真过程中的注意事项。也知道了关于论文的总的 掌握，用公式编辑器对公式的编辑。5.参考文献【1】黄志玮.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分 析.电子工业出版社.【2】童诗白，华成英。模拟电子技术基础北京：高等教育出版 社.2001
