波形发生电路设计论文

波形发生电路

设计任务和要求

要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。

指标：输出频率分别为：102H Z、103H Z和104Hz；方波的输出电压峰峰值V PP≥20V

整体电路设计

（1）方案比较：

方案一

用RC桥式振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ—20KHZ的变换，再用施密特触发器将正弦波整形为方波，最后用积分电路，将方波转换为三角波。

方案二

用RC桥式振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调节电阻R及电容C实现100HZ—20KHZ的变换，再用过零比较器将正弦波转为方波，最后用积分电路将方波转换为三角波。

本设计采用方案二：方案一与方案二的差别在于产生方波的方法不同。方案一中的施密特触发器只适用于小信号的处理，达不到课程设计的要求。方案二的过零比较器可以达到要求，故选择方案二。

（2）整体电路框图

（3）单元电路设计及元器件选择

A、RC桥式振荡电路

正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而

产生正弦波输出的电路。正弦波振荡电路有放大电路、选频网络、正反

馈网络、稳幅环节组成，正弦波振荡的平衡条件为AF=1，起振条件为

|AF|>1。本设计的RC桥式振荡器，由运放及RC串并联选频网络组

成。

RC 桥接正弦波放大电路

以下求出RC串并联选频网络的频率特性和

(1) 整理可得

(2) 令=1/RC,则

(3)

（3）代入（2）,得出

(4)

幅频特性为

(5)

相频特性为

(6)

当f=时，＝，即,

又由可知

当f=时，＝，所以(7)

以上计算说明，只要RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。

RC桥式振荡电路产生的波形

B、电压跟随器

电压跟随器是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入阻抗高，输出

电阻低，电压放大倍数接近1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电

压做线性变化，以及输入、输出信号同相等特点。

电压跟随器

C、过零比较器

它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。用它可以将正弦波整形为方波。电路如下：

过零比较器产生的波形

D、积分运算电路

使用积分运算电路产生三角波，电路如下：

产生的波形为：

元器件选择

（4）系统的电路总图