orcad三角波发生电路设计

三角波发生器设计报告

指导教师：学 院：专 业：班 级：姓 名：学 号：

吴 贵 能 国际半导体学院 微 电 子 1 6 1 1 2 0 1 徐 海 峰 2012215117

一、实验内容：

设计一个由集成运放构成的三角波发生器。

二、三角波发生器结构及原理： 2.1 三角波发生器基本结构：

方波发生电路 （滞回比较器） 积分运算电输出

图1

2.2 原理分析：

如图2所示，基本三角波发生器是由两个运放为核心器件加电阻电容等构成。其中前级运放A1构成迟滞电压比较电路产生方波，即前级方波发生器；运放A2构成积分器，将前级输出的方波信号积分为三角波信号。

图2

2.2.1方波产生电路：

迟滞比较器的共同特点是具有正反馈回路，所以前级滞回比较器输出Vo1：

高电平：UO1H=＋UZ 低电平：UO2L=－UZ

A1同向输入端输入电压等于UO2，由A2工作于线性区，根据虚短虚断可得：

2

U1R1R1R2UO1R2R1R2UO2

由于此比较器反相输入端V1- =0 ，令V1+=0，则可求得电压比较器翻转上下门限电压为：

R1UTUZR2

其传输特性如图3所示。

2.2.2三角波产生电路：

三角波由方波积分产生，前级方波输出Uo1经R8分压后输入A2构成的积分器。比较器输出Uz经电位器R8分压后，加到积分器的反相输入端。设分压系数为n，则积分器输入电压nUz，反相积分器输出电压：UO21R4CUO1dtEml。

1当t=0时，有：UO2当t=t1时，有：UO2EmlR1Uz R2EmHR1R2UZnUZt1R4C1RR12UZ

所以，方波和三角波的周期为：T212R1R4C1nR，频率为：

2f

TR4RRCn214 以可得如图4所示波形。

1图3

图4

由上分析可得，改变Uz可以改变输出电压的幅度；改变R1/R2的比值，可改动

3

方波、三角波的周期或频率，同时影响三角波的输出幅度，但不影响方波输出幅度；改变n和R4C1可改变频率，而不影响输出电压幅度。

三、电路装配： 3.1仿真工具： PC、ORCAD9.2。 3.2参数确定： 3.2.1运放选型：

设计中运放采用OP07低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，其具有以下特点：

超低偏移：150μV最大；低输入偏置电流：1.8nA；低失调电压漂移：0.5μV/℃；超稳定，时间：2μV/month最大；高电源电压范围：±3V至±22V；SR转换率(RL =2KΩ,CL = 100pF)为7 V/μS。

3.2.2稳压管选型：

稳压管为IN4728，其稳压值为3.3V。稳压二极管D的作用是和确定方波的幅度。因此要根据设计的要求方波幅度来进行选择稳压管的稳定电压V。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，选用两个稳压管对接。

3.3

原理图：

4

图5

由上述原理分析可得，理想情况下：n=1/2

Uo1H=Uo2H=3.3V；Uo1L=Uo2L=-3.3V 周期T=80ms；频率：f=1.25Hz

四、仿真及误差分析：

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图6

由仿真图可得三角波发生器输出幅度为3.7351V，周期为T为81.135ms。与上述理论分析所得到的值存在误差。

经过分析和多次改变相应电阻阻值得到以下几点可能影响输出：

（1）稳压管为IN4728，其稳压值理论上为3.3V，但给其加不同的电压值时，其两端的电压值会发生变化，并非一直稳压在3.3V；

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（2）电阻R3影响着方波和三角波的波形失真度，R3越大电流越小，对电容充电越慢，波形失真越严重；

（3）R4电阻除了影响频率，同时也影响着三角波的幅度，R4越小，频率越大，三角波幅度越大。

五、心得体会：

通过此次三角波发生电路的设计，在老师的耐心指导下，我掌握了三角波发生电路的设计思路和方法，学会了使用orcad仿真软件进行仿真，也通过自己的思考克服设计过程中的种种困难，使我受益匪浅。在实验过程中，加强了我动手、思考和解决问题的能力，尤其是让我懂得了尝试的重要性。通过不断地尝试发现，即使是阻值一点点的变化，也会使波形的稳定度、幅值等发生巨大差异。我基本掌握了电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。在做电路设计的同时也是对课本知识的加强和巩固，让我对本课程有了更深入、详细的了解。

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