模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：鋸齒波發(fā)生器

鋸齒波發(fā)生器摘要本設(shè)計(jì)要求

在控制開關(guān)的作用下，；具有輸出幅度調(diào)節(jié)、直流偏置調(diào)節(jié)和掃描周期調(diào)節(jié)功能：

輸出電壓幅度在±10V的范圍內(nèi)可調(diào)，線性要求主要選用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)；總體方案設(shè)計(jì)提示：鋸齒波可用積分器和模擬電壓比較器實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的工作方式控制可以通過電子開關(guān)，也可以用手動(dòng)控制。電路的總體方案框圖如下

本次設(shè)計(jì)首先采用比較器輸出矩形波，通過積分器將波形轉(zhuǎn)換為三角波，如果電容的充放電（正反向積分）時(shí)間常數(shù)不相等，也就是當(dāng)積分電路的正向積分時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于反向積分常數(shù)，或者反向積分時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于正向積分時(shí)間常數(shù)時(shí)，那么輸出電壓U0上升和下降的斜率就不一樣，就可以獲得鋸齒波。利用二極管的單向?qū)щ娦允狗e分電路兩個(gè)方向的積分通路相同，就可得到鋸齒波發(fā)生電路。再將輸出接到同向求和運(yùn)算電路，就能得到直流偏置的效果。

鋸齒波可用積分器和模擬電壓比較器實(shí)現(xiàn)，對(duì)電路的工作方式控制可以通過電子開關(guān)，也可以用手動(dòng)控制。由于題目的要求，本設(shè)計(jì)采用的是集成運(yùn)放構(gòu)成的電路。關(guān)鍵詞：放大電路RC反饋電路集成運(yùn)放電路目錄TOC\o"1-1"\h\z\t"標(biāo)題2,2,標(biāo)題3,3,初標(biāo)2,2,2級(jí),2,3級(jí),3"第1章緒論 11.1設(shè)計(jì)背景 11.2設(shè)計(jì)的目的和要求 11.2.1設(shè)計(jì)目的 11.2.2設(shè)計(jì)要求 1第2章方案設(shè)計(jì) 32.1重要設(shè)計(jì)元件 32.1.1電容、滑動(dòng)變阻器 32.1.2信號(hào)源 32.2方案的比較 3第3章電路設(shè)計(jì) 53.1電路原理圖 53.2鋸齒波發(fā)生器電路特點(diǎn) 53.2.1鋸齒波發(fā)生器優(yōu)點(diǎn) 53.2.2鋸齒波發(fā)生器器缺點(diǎn) 5第4章產(chǎn)生鋸齒波設(shè)計(jì) 64.1電路圖 64.2示波器波形圖 6結(jié)論 8參考文獻(xiàn) 9

第1章緒論設(shè)計(jì)背景及意義鋸齒波發(fā)生器是運(yùn)用相關(guān)器件組合而產(chǎn)生的電路，其中一個(gè)非常重要的部件就是集成運(yùn)算放大器，以及由集成運(yùn)算放大器組成的滯回比較器、積分器。用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。如果在三角波發(fā)生電路中,有意識(shí)地使積分電路充電和放電的時(shí)間常數(shù)相差懸殊,則在積分電路的輸出端即可得到鋸齒波信號(hào)。要實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào),則需將控制輸出電壓幅度的相應(yīng)參數(shù)設(shè)置成可調(diào)參數(shù)即可。

器件與單元電路的介紹：集成運(yùn)算放大器，滯回比較器，積分電路，反向比例運(yùn)算電路，555定時(shí)器。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電子技術(shù)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，訓(xùn)練并提高其在理論計(jì)算、電路設(shè)計(jì)、資料文獻(xiàn)查閱、運(yùn)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、電路仿真等方面的能力:為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)奠定良好的基礎(chǔ)。1.2設(shè)計(jì)的目的和要求1.2.1設(shè)計(jì)目的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)，要求達(dá)到以下目的：

使學(xué)生進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問題、解決問題的能力。

使學(xué)生基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高電子電路的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)能力。熟悉并學(xué)會(huì)選用電子元器件，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。1.2.2設(shè)計(jì)要求1.周期要求如上圖所示2.鋸齒波峰值>10W第2章方案設(shè)計(jì)2.1重要設(shè)計(jì)元件2.1.1電容、滑動(dòng)變阻器電容作用：電路設(shè)計(jì)過程中,要用電容來進(jìn)行濾波.有時(shí)要用電解電容,有時(shí)要陶瓷電容.有時(shí)兩種均要用到.

電解電容與陶瓷電容一般用在IC的電源與地之間,起濾波作用，陶瓷電容單獨(dú)使用去耦作用。

電解電容在電路中的作用:

（1）濾波作用：為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容.由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。（2）耦合作用：在低頻信號(hào)的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，常采用電容藕合.為了防止信號(hào)中低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容?；瑒?dòng)變阻器作用：通過改變接入電路部分的電阻來改變電路中的電流的大小和方向，從而改變與之串聯(lián)的導(dǎo)體（用電器）兩端的電壓。在連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，要求：“一上一下，重點(diǎn)在下”，金屬桿和電阻絲各用一個(gè)接線柱；實(shí)際連接應(yīng)根據(jù)要求選擇電阻絲的兩個(gè)接線柱?；瑒?dòng)變阻器在電路中可以作限流器用，也可以作分壓器用。2.1.2信號(hào)源電腦聲卡或板載聲卡輸出電壓峰峰值為2V（峰峰值就是輸出電壓的正波峰與負(fù)波峰的差值），輸出電壓有效值為0.707V。一般的CD/VCD/MP3/MP4/DVD機(jī)的音頻輸出電壓為500mv-1000mv。

所以仿真電路中的信號(hào)源設(shè)置為700Mv,盡可能的符號(hào)實(shí)際信號(hào)的要求。2.2方案的比較方案一：鋸齒波發(fā)生器

主要有遲滯比較器和

RC

充放電電路組成。

比較器屬于信號(hào)處理的一種，

他的作用是將輸入信號(hào)的電平進(jìn)行比較，

然后把比較的結(jié)果輸出。

設(shè)計(jì)采用的遲滯比較器的特點(diǎn)是：

單輸入增大及減少時(shí)，

兩種情況下的門限電壓不相等，

傳輸特性呈現(xiàn)出“滯回”

曲線的形狀。

根據(jù)交流電變成直流電的原理，

該設(shè)計(jì)問題按先后順序可分為鋸齒波發(fā)生器（比較器、

積分器）、

可調(diào)放大電路、

直流偏置（同向求和）

電路，

其流程圖如圖

1

所示。

由運(yùn)放

N1

組成的電路是滯回性的比較器，

輸出矩形波，

運(yùn)放

N2組成一個(gè)積分器，

輸出鋸齒波。

方案二：該電路連接分為兩部分:

第一部分為矩形波產(chǎn)生電路;第二部分為鋸齒波產(chǎn)生電路。矩形波產(chǎn)生電路:用三個(gè)與非門通過RC反饋電路產(chǎn)生穩(wěn)定的方波,通過調(diào)節(jié)RC的值可以調(diào)節(jié)方波的周期;第三個(gè)與非門輸出端通過電阻和電容與第四個(gè)與非門的輸入端連接，

當(dāng)?shù)谌齻€(gè)與非門輸出端為高電平時(shí),通過兩電阻并聯(lián)對(duì)電容充電，充電時(shí)間取決于并聯(lián)電阻.與電容的阻值,由于放電回路時(shí)間常數(shù)大于充電時(shí)間常數(shù),所以電容.放電時(shí)間較長，降低到第四個(gè)與非門輸入低電平門限電壓的時(shí)間長，因此改變可以改變電容的充放電時(shí)間,從而調(diào)節(jié)第四個(gè)與非門輸出的矩形波的占空比。后面第二部分為鋸齒波產(chǎn)生電路，要使電容的充電電壓為線性度良好的直線，由公式得，電容的充電電流為恒值，得到線性度非常好的鋸齒波。方案選取:本設(shè)計(jì)選用了方案二使用，由于方案二使用性強(qiáng)，更加貼合此次設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)之初我設(shè)計(jì)的電路是近似線性,

當(dāng)與非門4輸出為低電平時(shí)，9013截止，電源經(jīng)R5對(duì)電容C3充電，由于RC的值較大,大于積分時(shí)間，線性度良好,但是當(dāng)我擴(kuò)大電路的占空比,輸出波形的上升趨向曲線，

因?yàn)橐ＷC電容的充電電壓為線性度良好的直線,由公式得，電容的充電電流為恒值。所以我最初的設(shè)計(jì)得到的實(shí)際結(jié)果是-種近似，在原理上不能得到完全顯性的鋸齒波。這點(diǎn)指導(dǎo)老師明確對(duì)我的要求,

對(duì)我電路設(shè)計(jì)的原理提出更高的要求。所以我改變設(shè)計(jì)方案,采用電測老師在課堂上講解的自舉電路產(chǎn)生鋸齒波,我先理解理論基礎(chǔ)知識(shí),知道在自舉電路中能保持電容上的充電電流不變,就達(dá)到了我課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。

第3章電路設(shè)計(jì)3.1電路原理圖該電路連接分為兩部分:

第一部分為矩形波產(chǎn)生電路;第二部分為鋸齒波產(chǎn)生電路。矩形波產(chǎn)生電路:用三個(gè)與非門通過RC反饋電路產(chǎn)生穩(wěn)定的方波,通過調(diào)節(jié)RC的值可以調(diào)節(jié)方波的周期;第三個(gè)與非門輸出端通過電阻和電容與第四個(gè)與非門的輸入端連接，

當(dāng)?shù)谌齻€(gè)與非門輸出端為高電平時(shí),通過兩電阻并聯(lián)對(duì)電容充電，充電時(shí)間取決于并聯(lián)電阻.與電容的阻值,由于放電回路時(shí)間常數(shù)大于充電時(shí)間常數(shù),所以電容.放電時(shí)間較長，降低到第四個(gè)與非門輸入低電平門限電壓的時(shí)間長，因此改變可以改變電容的充放電時(shí)間,從而調(diào)節(jié)第四個(gè)與非門輸出的矩形波的占空比。后面第二部分為鋸齒波產(chǎn)生電路，要使電容的充電電壓為線性度良好的直線，由公式得，電容的充電電流為恒值，得到線性度非常好的鋸齒波。如下圖所示3.2鋸齒波發(fā)生電路特點(diǎn)鋸齒波是常見的波形之一。標(biāo)準(zhǔn)鋸齒波的波形先呈直線上升，隨后陡落，再上升，再陡落，如此反復(fù)。是一種非正弦波。3.2.1鋸齒波發(fā)生電路優(yōu)點(diǎn)鋸齒波給人的視覺通感通常是亮紅或亮黃色。在著名的音樂動(dòng)畫Animusic中，鋸齒波被描繪成純紅色可以旋轉(zhuǎn)的激光束，很貼切地體現(xiàn)了鋸齒波富有穿透力的特點(diǎn)。3.2.2鋸齒波發(fā)生電路缺點(diǎn)三極管發(fā)射極直接連到負(fù)載電阻上，若靜態(tài)工作點(diǎn)失調(diào)或電路內(nèi)元器件損壞，將造成一個(gè)較大的電流長時(shí)間流過負(fù)載，造成電路損壞。實(shí)際使用的電路中常常在負(fù)載回路接入熔斷絲作為保護(hù)措施。

第4章電路仿真調(diào)試4.1電路圖三個(gè)與非門通過RC反饋電路產(chǎn)生穩(wěn)定的方波,通過調(diào)節(jié)R1與C1可以調(diào)節(jié)方波的周期，由公式T=2.2RC

,選取R、C的值,如電路圖中所示,第三個(gè)與非門輸出端通過電阻和電容與第四個(gè)與非門的輸入端連接,當(dāng)與非門3輸出端為高電平時(shí),

通過電阻并聯(lián)對(duì)電容充電,充電時(shí)間取決于與非門3高電平的時(shí)間,

當(dāng)與非門3輸出端跳轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，電容只通過R3電阻形成放電回路，由于放電回路時(shí)間常數(shù)大于充電時(shí)間常數(shù),所以電容放電時(shí)間較長，降低到與非門4輸入低電平門限電壓的時(shí)間長，調(diào)節(jié)R4的值就可以調(diào)節(jié)電容C2的充電電壓,從而改變與非門4輸出端跳轉(zhuǎn)時(shí)間。因此通過改變R4的電阻值可以改變電容的充放電時(shí)間,從而調(diào)節(jié)與非門4輸出的矩形波的占空比在設(shè)計(jì)室連接時(shí)我把這兩部分分開連接并測試,最后將兩部分分開連接并測試,得到最終的鋸齒波波形。主要原因是這樣連接電路較簡單，出現(xiàn)問題可以及時(shí)查找原因進(jìn)行改正。連接過程中第一部分,調(diào)節(jié)RC的值,得周期為5ms。第二部分調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)的問題主要是:鋸齒波的線性度和幅值問題,在老師的指導(dǎo)下,我采用自舉電路產(chǎn)生線性度好的鋸齒波,在保證線性度非常好的前提下適當(dāng)調(diào)節(jié)R7使鋸齒波峰值大于10V。4.2示波器波形圖后面第二部分為鋸齒波產(chǎn)生電路，要使電容的充電電壓為線性度良好的直線，由公式得，電容的充電電流為恒值，即可得,得到線性度非常好的鋸齒波。電路圖如下所示。

結(jié)論此次設(shè)計(jì)過程共分為四部分:電路的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)制作,設(shè)計(jì)調(diào)試，總結(jié)報(bào)告。通過本次的電子測量課程設(shè)計(jì),我掌握了Multisim

仿真軟件及PROTEL的應(yīng)用,

該軟件為我工程類學(xué)生提供了很好的實(shí)際驗(yàn)證的平臺(tái),將我平時(shí)理論學(xué)習(xí)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去。親身體會(huì)學(xué)習(xí)了模塊化的設(shè)計(jì)理念,由于電路的復(fù)雜性,我很難一次性將電路功能實(shí)現(xiàn)出來,整體-次性連接電路的弊端還體現(xiàn)在無法確定錯(cuò)誤出現(xiàn)在那個(gè)部分,模塊化之后,

確保每個(gè)模塊功能完善的前提下整合出所需要的整體電路,各個(gè)模塊的功能相對(duì)的簡單,這樣一個(gè)過程就將復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)一個(gè)問題,逐步得到解決。整個(gè)過程中,

我的動(dòng)手能力得到了很大的提高,本次的課程設(shè)計(jì)電路復(fù)雜,功能多,我在確定仿真正確的前提下,運(yùn)用平時(shí)我設(shè)計(jì)鍛煉的設(shè)計(jì)能力,將整個(gè)電路分模塊搭接出來,逐步完善功能。在應(yīng)用面包板的工程中,我明白了合理的布局對(duì)整個(gè)電路連接的重要性,然后是運(yùn)用萬用表的蜂鳴檔確定各個(gè)導(dǎo)線之間的連接。只有做好每一小步才能取得整體電路的成功。我覺得最重要的收獲是老師對(duì)我原理上提出的要求,

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.個(gè)設(shè)計(jì)在原理上沒有達(dá)到要求,所得到的結(jié)果是不能保證質(zhì)量的,

我的設(shè)計(jì)必須要在原理上正確無誤，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作是個(gè)極大的借鑒。最后感謝學(xué)院給我提供這次課程設(shè)計(jì)的條件,感謝老師

在我課程設(shè)計(jì)工程中給予我的幫助和指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)[1]王海