电子技术课程设计--方波-三角波发生器

电子技术课程设计--方波－三角波发生器

课 程 设 计 任 务 书

学院 信息工程学院 班 级 11自动化2 姓 名 唐惠楷 设 计 起 止 日 期 设计题目：方波－三角波发生器 设计任务（主要技术参数）： 2013.6.24 ~ 2013.6.28 设计一个方波—三角波发生电路 主要技术参数： ① 频率：100～1000Hz ② 幅度：≧2V 指导教师评语： 成绩： 签字： 年 月 日

课程设计说明书 NO.1

方波—三角波发生电路

沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.2

1 课程设计的目的 《电子技术基础课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题，巩固和加深在《电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路并仿真，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。 2 设计方案论证 2.1电路工作原理 1.方波—三角波发生器电路原理图 图1 方波—三角波发生器电路原理图 t=0时积分电容上的初始电压为零,而滞回比较器为电高平,即uo1Uz.因集成运算A1同向输出端的电压u同时与u01和u0有关，根据叠加定理可得 u

R1R2u01u0R1R2R1R2

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2.电路计算公式 ①三角波发生电路的输出幅度为 U ②方波发生电路vO1的幅度 0R1UZR2 （1） U01mUZ （2） ③振荡周期为 T4R4CUom4R1R4CUZR2（3） 2.2参数确定与元件选择 1.稳压二极管DZ的作用 稳压二极管DZ的作用是和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选择稳压管的稳定电压VZ。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压二极管（如ZDW1型）。R3为稳压管的限流电阻，其值由所选用的稳压管的稳定电流决定。 2.选择集成运算放大器 a. 由于方波的前后沿与用作开关器件的A1的转换速率SR有关，因此当输出方波的重复频率较高时，集成运算放大器A1应选用高速运算放大器，一般要求时选用通用型运放即可。 b. 电路中，R1与R2的比值均决定了运算放大器A1的触发翻转电平（即上、下门坎电压），也就是决定了三角波的输出幅度。因此根据设计所要求的三角波输出幅度，由式（3）可以确定R1与R2的阻值。 3.确定积分时间常数RC ①元件R、C的参数值应根据方波和三角波所要求的重复频率来确定。当正反馈回路。

②R1、R2的阻值确定之后，再选取电容C值，由式（1）求得R0。

表1 方波-三角波电路元件的元件表 元件名称 集成运放 电阻 电阻 电阻 滑动变阻器 电阻 电容 稳压管 二极管 二极管 4.计算 积分器的输入电压是比较器输出的恒定电压UZ,或UZ。当u01为UZ时,由积分电路输出与输入的关系： uo(t)UZ1(U)dtuo(0)。 ZtR3CR3C元件标注 A R1 R2 R3 R4 R5 C VDZ VD1 VD2 参数型号 LM741 14 kΩ 20 kΩ 5 kΩ 0-1MΩ 100 kΩ 0.005μF 5.3V 6V 6V 可得即有恒定的电流UZU对C充电u0按斜率Z线性上升, u0上升到0以后再上升R3R3C到一定程度,使A1的同相端电压U增加到略大于0, A1的输出状态将改变, u01由UZ跳变到UZ.此后电容放电,输出电压u0按斜率UZ下降,当下降u0到一定程度,使A1R3C的同相端电压u下降到略于0, A1的输出状态再次改变, u01 由UZ跳变到UZ.如此循环往复形成一系列的方波三角波。通过计算可得方波与三角波的频率和幅度。 三角波的幅度，选定ZDW1型稳压管，稳定电压

UZ4V 方波幅度 UO1UZ

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方波稳定电压 UO14V 仿真参数R114K;R220K;R35K;R5100K;C0.005F 参数计算 uR1R2u01u0 R1R2R1R2当uo发生跳变时，三角波输出uo达到最大值uom，而uo1发生跳变的条件是：uu0，将u01uz，u0代人上式： 三角波输出幅度为 uOmR114UO142.8V R220①当滑动变阻器R450K即滑到5%时三角波的振荡周期为 T4R4Cuom4R1R4C414500.0050.7ms uzR220000 三角波的振荡频率为 f1.186KHZ ②当滑动变阻器R4750KKΩ即滑到75%时三角波的震荡周期为 T4R4Cuom4R1R4C4147500.00510.5msuzR220000 三角波的振荡频率为 f93.025HZ 2.3仿真 1.仿真软件介绍 Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语

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言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。NILabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。 2.仿真设计 利用Multisim 软件进行对滞回比较器的设计与仿真，如图3所示。 图3 方波-三角波发生器仿真图 3.仿真波形及结果 ①当滑动变阻器R450K即滑到5%时原理图参数如图4所示，方波—三角波发生电 沈 阳 大 学

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路波形图如图5所示。 图4 仿真结果 图5 方波—三角波发生电路波形图

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②当滑动变阻器R4=750KΩ即滑到75%时原理图参数如图6所示，方波—三角波发生电路波形图如图7所示。 图6 仿真结果 图7 方波—三角波发生电路波形图

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3 设计结果与分析

由图可知仿真结果为Uom=3.2v, 频率为f=93.025HZ 由图可知仿真结果为Uom=3.441v, 频率为f=1.186kHZ 符合所给范围。 误差分析：

1.各种数据的处理和数据记录，以及实验的过程中因方法不当产生的人 为误差产生。

2.电源和信号源的内阻及电压变化、干扰和噪声都会造成误差；

4 设计体会

课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟课程设计不同于实验课，电路图和程序都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示和同组成员的帮助，心中才有了谱。

这次模拟电子电路设计掌握了使用Multisim的基本使用方法，也同样提高了我一定的解决问题的能力。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能。所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。实践是检验真理的唯一标准。所以这个课程设计对我们的作用是非常大的。 课程设计是一门专业设计课，它不仅仅教会了我很多专业方面的知识，也教给了我很多运用知识的能力。同时，课程设计让我感触很深。通过这次课程设计使同学们认识到理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能真正做到学用所有，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。使我对以往所学的抽象的理论有了一个逐渐清晰的认识。

5 参考文献

[1] 高吉祥主编：模拟电子技术[M].电子工业出版社，2004年出版

[2] 赵淑范，王宪伟. 电子技术实验与课程设计[M]. 北京：清华大学出版社，2006:30-67

[3] 康华光. 电子技术基础模拟部分（第四版)[M]. 北京：高等教育出版社，1999.5：1-100 [4] 童诗白，华成英.主编：模拟电子技术基础(第三版)[M].高等教育出版社，2001年出版。 [5] 彭介华. 电子技术课程设计指导[M]. 北京：高等教育出版社，2002 沈 阳 大 学