1、三角波發(fā)生器設(shè)計(jì) 整理人：朱立超 西安建筑科技大學(xué) 一、工作原理：1. 基本原理圖：圖1 三角波發(fā)生電路圖2.工作原理： 1)如圖1，三角波發(fā)生器電路，有兩部分組成。其中集成運(yùn)放A1組成滯回比較器，A2組成積分電路。滯回比較器可以產(chǎn)生穩(wěn)定的方波信號(hào)，再通過積分電路積分產(chǎn)生所需要的三角波。 由積分電路 可知積分電路輸出電壓同uo1 反向。設(shè)t=0時(shí)積分電路電容上的初始電壓為零，而滯回比較器輸出端uo1=+Uz。又有電路圖可以看出，兩級(jí)電路分別都引入了反饋， A1同相輸入端的電壓up1同時(shí)與uo1和uo有關(guān)，根據(jù)疊加定理可得 由積分回路同向和反向輸入端“虛短”“虛斷”up2= un2=0,從而可知

2、uo =up2.由于t0時(shí)電容兩端電壓為了零，所以 uo=0，而u01=+Uz，故up1也為正。而當(dāng)uo1=+Uz時(shí)，經(jīng)反向積分，輸出電壓uo將隨著時(shí)間往負(fù)方向線性增長(zhǎng)，則up1將隨之逐漸減小，當(dāng)減小至up1=un1=0時(shí)，滯回比較器的輸出端電壓發(fā)生跳變，使uo1由+Uz跳變?yōu)?Uz，此時(shí)up1也將跳變成為一個(gè)負(fù)值。當(dāng)uo1=-Uz時(shí)，積分電路的輸出電壓uo將隨著時(shí)間往正方向線性增長(zhǎng)，up1將又逐漸增大，當(dāng)增大至up1= un1=0時(shí)，滯回比較器的輸出端再次發(fā)生跳變，u01由-Uz跳變?yōu)?Uz。如此重復(fù)上述過程，于是滯回比較器的輸出電壓u01成為周而復(fù)始的矩形波，從而積分電路的輸出電壓uo也成

3、為周期性重復(fù)的三角波。滯回比較器和積分電路特性：圖2 電壓輸出特性圖3 電路的波形圖2)輸出幅度：在uo1=-Uz期間，積分電路的輸出電壓uo往正方向線性增長(zhǎng)，此時(shí)up1也隨著增長(zhǎng)，當(dāng)增長(zhǎng)至up1= un1=0時(shí)，滯回比較器的輸出電壓uo1發(fā)生跳變，而發(fā)生跳變時(shí)的uo值即是三角波的最大值Uom。將條件uo1=-Uz，u+=0和uo=Uom代入上式，可得 可解得三角波的輸出幅度為 3）周期頻率：在積分電路對(duì)uo1=-Uz進(jìn)行積分的半個(gè)振蕩周期內(nèi)，輸出電壓uo由-Uom上升至+Uom，則對(duì)積分電路可列出一下表達(dá)式： 即 所以三角波的振蕩周期為三角波震蕩頻率： 三角波的輸出幅度與穩(wěn)壓管的Uz以及電阻

4、值之比R1/R2成正比。三角波的振蕩周期則與積分電路的時(shí)間常數(shù)R3C以及電阻值之比R1/R2成正比。仿真設(shè)計(jì)時(shí)要先確定Uz值（本設(shè)計(jì)仿真二極管采用1N5233B類型經(jīng)測(cè)量和對(duì)比規(guī)格可知其端電壓Uz為6V），再調(diào)整電阻R1和R2，使輸出幅度達(dá)到規(guī)定值，然后再調(diào)整R3和C使振蕩周期滿足要求。二、求解各個(gè)元件參數(shù)：當(dāng)接通電源時(shí)，由于電容C上電壓是一個(gè)緩慢變化的過程，所以C上的初始瞬時(shí)電壓為0。滯回比較器電路：由于滯回比較器上電阻R2引入的是正反饋，所以當(dāng)uo1增加時(shí)正向輸入端up1也隨之上升隨著時(shí)間的增加uo1逐漸增加到UZ.積分電路反向積分，t uo，當(dāng)uo>-UT （閾值電壓），uo1從+

5、Uz躍變?yōu)?Uz。積分電路正向積分，t uo，當(dāng)uo>+UT，uo1從-Uz躍變?yōu)?Uz ，返回滯回比較器。重復(fù)上述過程，便產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。由于輸入電壓為常量： 又有反饋回路可得： 令uo1=uN1=0，當(dāng)uo1=Uz代入，可得： 所以 所以可以求出 已知UZ=6V,UOM=6V, =500HZ; C=0.1uF,將其帶入式可得; 聯(lián)立 可得： 5)選定器件列表：已知：Uz=6V C=0.1uF ， R1=10K R2=10K R4=2K R3=5K R5=10K ;三、Multisim仿真電路圖及仿真結(jié)果如下：由仿真結(jié)果可以看到，其基本達(dá)到課題要求。四、誤差分析： 實(shí)際電路中由于要選擇確定各個(gè)電阻的阻值，特別是第一個(gè)必要電阻的確定因而會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生誤差 由于是電子仿真，自然也存在誤差，誤差主要來自電子仿真器件的參數(shù)。五、參考書籍：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版） 清華大學(xué) 童詩白 著