RR1+R2鋸齒波信號發(fā)生器的設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求： 頻率f=500Hz,%P=10V。該課題的內(nèi)容：（一）原理結(jié)構(gòu)說明一、滯回比較器在單限比較器中，輸入電壓在閾值電壓附近的任何微小變化，R都將引起輸出電壓的躍變，不管這種微小變化是來源于輸入信號還是外部干擾。因此，雖然單限比較器很靈敏，但是抗干擾能力差。滯回比較器具有滯回特性，即具有慣性，因此也就具有一定抗干擾能力。從反相輸入端輸入的滯回比較器電路如圖（a）所示，滯回比較器電路中引入了正反饋。-UTuoUZ+UTUZ從集成運放輸出端的限幅電路可以看出,位Un=Ui-UTuoUZ+UTUZ從集成運放輸出端的限幅電路可以看出,位Un=Ui,同相輸入端電位（b）電壓傳輸特性uo=±Uz。集成運放反相輸入端電RiUpR1+R2UZ根據(jù)“虛短"Un=Up,求出的Ui就是閾值電壓，因此得出±Ut) -R^UZ

當(dāng)u<-Ut,Un<Up,因而uo=+Uz,所以Up=+Ut。u>+Ut,uo=-Uz。當(dāng)u>+UrUn>Up,因TWuo=-Uz, UPUp=-Ut°Ui<-Ut,uo=+Uz?？梢姡瑄o從+Uz躍變?yōu)?Uz和uo從-Uz躍變?yōu)?Uz的閾值電壓是不同的，電壓傳輸特性如圖（b）所示。在我們所設(shè)計的鋸齒波發(fā)生器中，滯回比較器由運放 U1和電阻Rb,R1,R4所組成。通過由穩(wěn)壓管D1,D2和限流電阻R3構(gòu)成的輸出限幅電路，從而輸出方波波形。其中調(diào)節(jié)電阻Rb,R1可改變鋸齒波的幅值和一定范圍的頻率。 調(diào)節(jié)滯回比較器的穩(wěn)幅輸出D1,D2值，可調(diào)整方波輸出幅值，可改變積分時間，從而在一定范圍內(nèi)改變鋸齒波的頻率。二、積分電路如圖所示的積分運算電路中，由于集成運放的同相輸入端通過 R'接地，Un=Up=0,為“虛地”。電路中電容C的電流等于流過電阻R的電流■_-，廠"用_町C尺義R輸出電壓與電容上電壓的關(guān)系為 Uo=-Uc而電容上電壓等于其電流的積分，故在求解t1到t2時間段的積分值時wo=濕小+沏色）式中附⑷為積分起始時刻的輸出電壓，即積分運算的起始值，積分的終值是t2時刻的輸出電壓。當(dāng)Ui為常量時，輸出電壓%=一片町（：2一￡1）+劭（4）AU當(dāng)輸入為方波時，則輸出電壓波為三角波。若改變占空比，即能得到我們所要的鋸齒波波形。在我們所設(shè)計的鋸齒波中，積分電路由運放 U2和電阻R2,電容C1所構(gòu)成。調(diào)節(jié)R2,C1可以改變頻率，從而得到我們所要的效果。三、充放電控制電路充放電控制電路為正反向二極管和電位器的組合，使得充、放電時間不同，即可得到占空比可調(diào)的波形發(fā)生器。在我們所設(shè)計的鋸齒波中，通過調(diào)節(jié)電位器 Rw來調(diào)整充放電時間常數(shù)，從而實現(xiàn)左鋸齒波發(fā)生器和右鋸齒波發(fā)生器。四、運算放大器和UA741的原理功能以及應(yīng)用UA741通用高增益運算通用放大器，早些年最常用的運放之一.應(yīng)用非常廣泛，雙列直插8腳或圓筒8腳封裝。工作電壓士22V,差分電壓士30V,輸入電壓士18V,允許功耗500mW其管腳與OP07（超低失調(diào)精密運放）完全一樣，可以代換的其他運放有uA741,uA709,LM301,LM308,LF356QP07,op37,max427等，uA74通用放大器，性能不是很好，但滿足一般需求。

F面給出這一系列產(chǎn)品的引腳圖-OffsetnuI1-Eveninginput-t'.on-jnvertinginput4-Vcc'-OffsetnuI2-Output-VCc+B-N.C.uA741芯片引腳和工作說明：1和5為偏置（調(diào)零端），2為正向輸入端，3為反向輸入端，4接地，6為輸出，7接電源8空腳N290WTJ29'C2^2907Aa2N2907\□2tT12T13Q2G2J2222219^QJN22Z2Q2N2222Q2N2222枷23囂冰,10TKQ242222

TVT1SQ2IM225\12907R103。M2。。7.4例J2907RT20T24722Q2N222?_Q2N2222T2310232^2N2222%■

Q2N2222<op07,uA741引腳圖N290WTJ29'C2^2907Aa2N2907\□2tT12T13Q2G2J2222219^QJN22Z2Q2N2222Q2N2222枷23囂冰,10TKQ242222

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Q2N2222內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明：集成電路分為輸入級、偏置電路、中間級和輸出級。輸入級：提供與輸出端成同相關(guān)系和反向關(guān)系的兩個輸入端。往往是一個雙端輸入的高性能差分放大電路。偏置電路：提供各級靜態(tài)工作電流。中間級：提供較高的電壓放大倍數(shù)。多采用共射(共源)放大倍數(shù)。輸出級：提供一定的電壓和電流放大倍數(shù)。多采用互補(bǔ)輸出電路。內(nèi)部電阻三極管等器件分布結(jié)構(gòu)。T8、T9組成的鏡像電流源為差動輸入級提供偏置電流。T1和T2、T3、T4管組成共集共基復(fù)合差動輸入電路。T5、T6和T7及R1、R2、R3組成具有基極補(bǔ)償作用的鏡像電流源，作為差動輸入級的有源負(fù)載，可以提高輸入級的增益。T12、R5、T11構(gòu)成主偏置電路。T10和T11、R4構(gòu)成微電流源，通過 T8、T9組成的鏡像電流源為差動輸入級提供偏置電流。T13集電極有源負(fù)載。T16和T17、R6、R7組成中間電壓放大級，T16和T17是復(fù)合管，其輸入電阻很高，對前級影響小。T14和T12組成互補(bǔ)對稱輸出級，T18,T19和R8為其提供靜態(tài)偏置以克服交越失真。T15、R9保護(hù)T14管在正相電流過大時不致燒壞。T21、T22、T23、T24管和R10保護(hù)T20.,在反相電流過大時不致燒壞。方波JUI鋸齒波方波JUI鋸齒波（二）設(shè)計框圖充放電控滯回比較器一I一~A 一1A積分電路制電路（三）電路仿真及問題處理一、仿真設(shè)置及波形圖整個電路由運放U1和電阻Rb,R1,R4構(gòu)成正相輸入的滯回比較器，穩(wěn)壓管D1,D2和限流電阻R3構(gòu)成的輸出限幅電路，輸出信號經(jīng)充放電控制電路,改變充放電時間常數(shù)，調(diào)節(jié)占空比，后輸出占空比不同的方波信號，再經(jīng)積分電路后形成鋸齒波信號。而鋸齒波類似三角波又作為輸入信號，為滯回比較器提供輸入源。12VRIWv8kD3D1N4148——i0TD4D1N4148□break0.022uF==C1JA741V2鋸齒波信號發(fā)生器電路圖

完成電路后對電路進(jìn)行BiasPointDetail（偏置工作點分析）和TransferFunction12VRIWv8kD3D1N4148——i0TD4D1N4148□break0.022uF==C1JA741V2們所要的參數(shù)前面挑勾模擬仿真參數(shù)設(shè)置如下圖r Analysis5etup?EnabledEnablednACSweep...Options...CloserLoadBia?Paint..rE郡日metric.,.rlaveB澡Point...r5國或向JrQCS用印..rTemperature...rMonteCafto/Wo(slCase...rIransferFunclion..夕BiasPointDetail審IransianL..口igitaJSetup...瞬態(tài)分析設(shè)置必須輸入PrintStep（輸出時間步長）和FinalTime（分析終止時間），后兩個可不填。點擊OKTransferFunction（瞬態(tài)分析設(shè)置）如下圖TransientErintStep：FinalTjme:TransientErintStep：FinalTjme:No-PrintDelav：StepCeiling:RetailedBi羽PtSkipinitialUan$ientsolutionFourierAnalysisEnableFourierCenterFrequencv：Numberofharmonics:OutputVar^.:Cancel模擬仿真結(jié)果：點擊Y顯示偏置電壓值各節(jié)點電壓如圖12VhIiRiU1-13.31uV25-1200V1B598mVR3741R2VA

10kr-a03,D1N41482.205mV147nRmW12.00VV4I2V^0.022uF"rClITH□rt--1.575mVRb

POTR4VA-

20kV112VU4D1N414S-1.595mV57Pl'X-12.OQV-1575mV12.00VDbreakR5E320k5V212V--34,39mV-92.87mV點擊I顯示偏置電壓值各支路電流如圖12V7.311uA?:RbPOTU1V112V1.337mA7976nA7g73nA?1,337mA7559nAR3RZ7.474uAjAM79.76nA1.337mAD3V412V1N414S0.7559nAEl.337nA-1337mA5.?k/u./bnA1.337mA10795fAAD21。795fA4.176nAR4AM7.394uA7311uA20kR1wv8kJpbreakD4D1N414879.72nAR5；20kI1A7410S3IY-7311g7972nA1337mA1,337mAV212V點擊畫Simulate(開始仿真)按鈕，將進(jìn)行電路的檢查，后點擊出現(xiàn)MicroSimProbe的頁面。 點擊TraceAdd,輸入我們所要的輸出的電壓符號FunctionsorMFunctionsorMacrosSimulaticmOutputVanables|AnalogOperatorjandFunctionsV(1)V(2)V(3)V4V(C1:1|V(C1:2)V(D1:1]V(D1:2)*D21)V(D2:2)V(D3:1)V(D3：2)V(1)V(2)V(3)V4V(C1:1|V(C1:2)V(D1:1]V(D1:2)*D21)V(D2:2)V(D3:1)V(D3：2)V(D4:1]V(D4:2]V(R1:1)VR1:2)V(R2:1)V(R2:2)V(R3:2JV(R4:1)V(R4：2)V(R5：1)FullListAnalagVoltagesCurrentsAliasNanriesSubcircuitNode&314variableslistedti@APCTANt)ATAN()AVG[)AMGX〔JC0S[)D[)DBUENVMAXlJENVMINUEXP(JGUIMG"LOGULOG10(JM(]MAX(]HelpHelpTraceExpression:輸出電壓V(2)矩形波波形ov(2i10V輸出電壓V(3)矩形波波形輸出電壓V(4)鋸齒波波形V(4)是V(3)經(jīng)過積分器后輸出的波形，即鋸齒波是矩形波積分后的結(jié)果而他們的占空比相同。

輸出電壓V(4)與V(3)波形二、輸出波形中遇到的問題及誤差分析〈輸出波形V(4)和V(3)>1.電壓值過高，調(diào)節(jié)電位器Rb。(要求峰峰值為10V)Rb的set值為0.5時輸出的波形

Rb的set值為0.6時輸出的波形Rb的set值為0.9時輸出的波形如圖，此時電壓已達(dá)到我們所要求的值為10V,但頻率太低。

2.頻率太低，減小電阻2.頻率太低，減小電阻R2或電容C1。（f=1/2nRC此時R2電阻為20Q,頻率還是過低，當(dāng)減小為10Q時，可以得出我們所要求的頻率為500Hz。（四）數(shù)據(jù)設(shè)置及處理滯回比較器的輸出電壓Uo仁士UZ,它的輸入電壓是積分電路的輸出電壓Uo,根據(jù)疊加原理，集成運放U1同相輸入端電位UpiUoRb+RiRb+R壓Uo,根據(jù)疊加原理，集成運放U1同相輸入端電位UpiUoRb+RiRb+Ri+R4Rb+Ri+R4UoiRb+Ri+R4UoRb+RiRb+Ri+R4令Un=Upi=0則閾值電壓(其中Rb=25kQ,set=0.9;Ri=8kQ;R4=20kQ)±UT=Rb+Ri■I(i-0.9)X25+8ii口上一UZ=-( ) Uz - Uz20則 土UT=±0,510V±5V所以可得Uo的峰峰值 Up-p=5V+V10V積分電路輸入電壓時滯回比較器的輸出電壓 U01,而且U01不是+Uz就是一Uz。設(shè)二極管導(dǎo)通時等效電阻忽略不計，電位器的滑動端移到最上端。當(dāng)Uo仁+Uz時，D3導(dǎo)通，D4截止，輸出電壓表達(dá)式為1U0= U(ti—10)+U(t0)一r2c此時U。隨時間線性下降。當(dāng)U01=—UZ時，D4導(dǎo)通，D3截止，輸出電壓表達(dá)式為1Uo= U(t2—ti)+U0(ti)(R2+Rw)C此時U0隨時間線性上升。由于＞R2，所以U01和U0的波形成鋸齒形。根據(jù)三角波發(fā)生電路振蕩周期的計算方法，可得出下降上升時間，分別是(其中 Rb=47X(1-0.9)Q=4.7KQ; R1=8KQ; R4=20KQ;R2=10KQ;Rw=70KQ;C=0.022uF)Rb+R1T1=t1—to^2 R2C=0.230msR4T2=t2—T2=t2—t1^2Rb+R1R4(R2+Rw)C=1.788ms所以振蕩周期，頻率T=T1+T2=0.230ms+1.788ms=2.018ms^500Hz（五）元器件列表元件符號元件名稱大小封裝形式U1uA741DIP8U2UA741DIP8D1DbreakZDIODED2DbreakZDIODED3D1N4148DIODED4D1N4148DIODER1RES8KAXIAL0.4R2RES10KAXIAL0.4R3RES5.1KAXIAL0.4R4RES20KAXIAL0.4R5RES20KAXIAL0.4RbPOT25KVR1RwPOT70KVR1C1CAPACITOR0.022uFRB.2/.4V1VDC12VDIPV2VDC12VDIPV3VDC12VDIPV4VDC12VDIP（六）課程設(shè)計體會與收獲通過這次課程設(shè)計，加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。剛開始拿到題目還不知道怎么下手，把《模擬電子技術(shù)》中有關(guān)本次設(shè)計的內(nèi)容復(fù)習(xí)了一遍，去圖書館查閱了相關(guān)的資料，和我們組的同學(xué)一起討論分析，仔細(xì)研究資料，對整體框架做了一個初步的了解。做完準(zhǔn)備工作后就正式開始設(shè)計與繪圖。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，在實際接上電路，