电子技术课程设计题目方波、三角波信号发生器学院名称电气工程学院指导教师职称班级自动化071班学号学生姓名2009年01 月14日目录摘要---------------------------------------------------------------------------2 关键词------------------------------------------------------------------------2一、设计任务与要求------------------------------------------------------21.1 设计任务------------------------------------------------------------------------------21.2 设计要求-----------------------------------------------------------------------------2二、方案设计与论证------------------------------------------------------32.1 方案一--------------------------------------------------------------------------------32.2 方案二--------------------------------------------------------------------------------32.3 两种方案比较------------------------------------------------------------------------4三、单元电路设计与参数计算------------------------------------------43.1 方波产生电路-----------------------------------------------------------------------43.2 三角波发生电路--------------------------------------------------------------------53.3 参数计算------------------------------------------------------------------------------5四、仿真过程仿真结果----------------------------------------------------54.1仿真调试输出波形-------------------------------------------------------------------5 4.2 调试输出波形------------------------------------------------------------------------64.3 数据记录------------------------------------------------------------------------------6五、总原理图及元件清单------------------------------------------------75.1 电路设计原理------------------------------------------------------------------------7 5.2 总原理图------------------------------------------------------------------------------7 5.3 PCB图-------------------------------------------------------------------------------75.4 元件清单------------------------------------------------------------------------------8六、电路调试与分析------------------------------------------------------86.1 电路的装调--------------------------------------------------86.2 调试结论------------------------------------------------------------------------------86.3 误差分析------------------------------------------------------------------------------9七、设计心得---------------------------------------------------------------9八、参考文献---------------------------------------------------------------9方波-三角波发生电路摘要：本设计介绍了波形发生器的制作和设计过程,并根据输出波形特性研究该电路的可行性。
在此基础上设计了一种能产生方波----三角波的模块电路,包括了原理图和PCB图。
该电路有主要由积分器、比较器、LM741集成运算放大器，通过用双踪示波器来确定各种波形的幅值及可调频率的上限和下限。
重点阐述了发生器的电路结构及工作原理，分析了单元电路的制作和工作过程并进行了调试，调试结果表明设计的电路是可行的。
关键词：方波、三角波、积分器、比较器一、设计任务与要求1.1设计任务：设计制造能产生方波、三角波的波形发生器1.2设计要求：1、频率在200Hz- 2kHz且连续可调2、方波幅值为15V3、三角波幅值为20V4、各种波形幅值均连续可调5、组装和调试设计的电路，使电路产生振荡输出。
频率稳定度较高。
当输出波形稳定且不失真时，测量输出频率的上限和下限。
检验该电路是否满足设计指标，若不满足，改变电路参数值二、方案设计与论证2.1 方案一方波、三角波发生器由电压比较器和基本积分器组成，如图1所 示。
运算放大器A 1与R 1、R 2、R 3 及R w1、D z1、D z2组成电压比较器；运算放大器A 2与R 4、R w2、R 5、C 1 及C 2组成反相积分器，比较器与 积分器首尾相连，形成闭环电路， 构成能自动产生方波、三角波的发 生器（请参考基础型实验中的方波、三角波发生电路）。
图1 方波、三角波发生器电路图电路参数：1．方波的幅度： U o1m = U z （1）2．三角波的幅度： z w m o U R R R U 1322+=（2）3．方波、三角波的频率： CR R R R R f w w )(424213++=（3）其中C 可选择C 1或C 2。
从式（2）和（3）可以看出，调节电位器R w1可改变三角波的幅度，但会影响方波、三角波的频率；调节电位器R w2可改变方波、三角波的频率，但不会影响方波、三角波的幅度。
2.2方案二由于积分器可将方波变为三角波，而比较器的输入又正好为三角波，因此可定性判断出，电路的输出电压A 为方波，B 为三角波。
图2 方波、三角波发生器电路图2.3两种方案比较产生方波、三角波的方案有多种，本次实验选择方案二主要采用由电压比较器和积分器同时产生方波和三角波。
其中电压比较器产生方波，对其输出波形进行一次积分产生三角波。
该电路的优点是十分明显的：1、线性良好、稳定性好；2、频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；3、三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。
三、单元电路设计与参数计算3.1方波产生电路因为方波电压只有两种状态，不是高电平、就是低电平。
所以电压比较器是它的重要组成部分。
它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现使输出状态自动地相互转换。
图3 方波发生电路图图4三角波发生电路3.2三角波发生电路三角波电路波形可以通过积分电路实现，把方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就得到了三角波。
3.3参数计算方波周期、频率计算：T=2RCln(1+2R1/R2) f=1/T副值：Ut=R1/(R1+R2) *Uz三角波副值：Ut=Uz*R1/R2周期、频率计算：T=4*R1*R4*C/R2 f=R2/(4*R1*R4*C)四、仿真过程仿真结果4.1仿真调试输出波形图5 仿真输出波形4.2调试输出波形图6 方波V01 图7 三角波VO2 4.3数据记录测量项目频率方波幅值三角波幅值£min £max指标值200HZ 2KHZ 15V 20V实际测量值192.3HZ 2.193KHZ 13.6V 20V 由于所有信号产生的频率都与方波和三角波产生模块所设置的频率一致，故所有产生的波信的频率都可以有所保证。
五、总原理图及元件清单5.1电路设计原理图8 方波-三角波发生电路组成框5.2总原理图图9 电路原理图注：需将一个电位器代替电阻R15.3PCB 图图10 PCB 图RC 振荡电路方波发生三角波产生比较电路积分电路5.4元件清单六、电路调试与分析6.1电路的装调由于电压比较器与积分器组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路可以同时安装。
需要注意的是，安装电位器之前要将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。
如果电路接线正确，则在接通电源后，比较器的输出VO1为方波，积分器的输出VO2为三角波，微调前级电位器，使方波的输出幅度满足设计指标要求，调节后一级的电位器，则输出频率可调。
元器件的选择是高性能放大的保证，在实际连线与焊接过程中，运放的参数必须尽可能相同，因此选用了带4集成运算放大器的LM741。
同时为了提高共模抑制比和精确增益调控，运放输入端电阻必须精确匹配。
按设计图安装好电路，稳压电源输出的+15V电压接到集成运放741的7脚， 15V接到集成运放741的4脚，示波器的Ch1接U o1，Ch2接U o2，调整各电位器，使方波、三角波的输出幅度满足设计指标要求。
6.2 调试结论：从数据纪录中可以看出存在误差频率最小值误差: 200HZ - 192.3HZ = 7.7HZ；最大值误差： 2.193K － 2K = 0.193K方波幅值误差：15V － 13.6V = 1.4V三角波幅值误差：20V － 20V = 0V6.3误差分析在EWB仿真试验与实际中有差别。