电子技术课程设计论文

电子技术课程设计论文---------三角波—方波发生器

院系：信息工程

专业：通信工程

班级：T0842

姓名：姚爽

学号：15

指导老师：

2009年12月31日

目录

第一章绪论 (2)

第二章系统方案论证 (3)

2.1设计要求 (3)

2.2设计目的 (3)

2.3电路原理 (3)

2.4工具和元件选择 (5)

第三章原理图设计及仿真 (8)

3.1电路原理图 (8)

3.2参数设置 (8)

第四章硬件电路安装调试 (10)

4.1设计电路的安装 (10)

4.2设计电路的调试 (10)

第五章总结与展望 (11)

附录 (1)

参考文献 (1)

第一章绪论

在日学生产生活中，所有的仪器都需要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数能否实现本质的功能，信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。

我们根据函数发生器用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波-正弦波-三角波的方案有多种，如先产生正弦波然后通过整形电路将其正弦波转化为方波在经过积分电路将其变为三角波，也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波变为正弦波。在模拟集成电路库里有：三端集成运放、五端集成运放、七端集成运放、九端集成运放、比较器、锁相环，共六种器件。其中，三端运算放大器不需要接电源和地线，仿真速度快，但是模型不是十分准确，可以满足一般需要。

五端运算放大器有电源和接地端。七端、九端运算放大器功能强，管脚也多。

比较器用于比较两个输入电压，输出信号表示两个输入信号的大小关系。锁相环电路是由相位检测器、低通滤波器和电压控制振荡器（VCO）组成。

第二章系统方案论证

2.1设计要求

1.设计一个三角波、方波发生电路；

2.振荡频率1~10HZ可调；

3.方波幅度±5V，三角波幅度±8V；

4.用LED发光管显示频率的变化。

2.2设计目的

学习由运算放大器组成的三角波——方波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。掌握三角波——方波发生电路的分析、设计和调试方法。

2.3电路原理

由方波或三角波的发生器产生相应的信号，通过相互转换实现多种波形的输出。可以由振荡电路产生，经比较运放产生矩形波，再积分可得到三角波。通过调节RC振荡电路中的振荡电阻来实现频率可调。此方案由过零比较器和积分电路，比例放大电路主要2部分组成，输出频率可调的方波，三角波。通过过零比较器可以输出方波；方波，经过比例积分器就变成所需的三角波。此电路可以同时产生方波和三角波，方波发生器由三角波触发，积分器对方波发生器的输出信号积分，两者相辅相成，形成统一体。

图2-1为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，R2和R1构成正反馈，运算放大器当u p>u n时工作在正饱和区，而当u n>u p时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in小于某一负值电压时，输出电压u o= -U Z；当输入电压u in大于某一电压时，u o= +U Z。运算放大器在两个饱和区翻转时u p=u n=0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p用u in和u o表示，有

21o 1in

22

1o 2in 1p 1111R R u R u R R R u R u R u ++=++= 根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压

th Z 2

1o 21in U U R R u R R u ==-=

图2-1 滞回电压比较器

U th 称为阈值电压。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，这时减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。

如果给图2-1所示电路输入三角波电压，其幅值大于U th ，设t = 0时，u o = -U Z ，其输出波形如图2-2所示。可见，输出为方波。

图2-2 输入为三角波时滞回电压比较器的输出波形

2.4工具和元件选择

尖嘴钳子一把、扒线钳子一把、镊子一只和数字万用表一个。

选择器件包括有电阻（1KΩ3个，330Ω3个），电容（10μf 25V 1个），双向稳压管1个，集成电路（LM741 2个）,发光二极管LED（红色1只，绿色1只），面包板以及导线若干。

稳压管：也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。

面包板：分为三种，分别是单面包板，组合面包板，无焊面包板。由于组合面包板面积大等优点，我们在课程设计所使用的是组合式面包板。组合面包板，顾名思义就是把许多无焊面包板组合在一起而成的板子。一般将2-4个无焊面包板固定在母板上，然后用母板内的铜箔将各个板子的电源线

连在一起。专业的组合面包板还专门为不同电路单元设计了分电源控制，使得每块板子可以根据用户需要而携带不同的电压。组合面包板的使用与单面包板相同。

发光二极管（LED）：是用半导体材料制作的正向偏置的PN 结二极管。其发光机理是当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子－空穴对）在扩散过程中复合发光，这种发射过程主要对应光的自发发射过程。按光输出的位置不同，发光二极管可分为面发射型和边发射型。我们最常用的LED是InGaAsP/InP双异质结边发光二极管。发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率－电流线性度好等显著优点，而且由于此项技术已经发展得比较成熟，所以其价格非常便宜。因此在一些简易的光纤传感器的设计中，如果LED能够胜任，选用它作为光源即可大大降低整个传感器的成本。然而LED的发光机理决定了它存在着很多的不足，如输出功率小、发射角大、谱线宽、响应速度低等。因此，在一些需要功率高、调制速率快、单色性好的光源的传感器设计中，就不得不以提高成本为代价，选用其它更高性能的光源。

电阻：电阻的主要物理特征是变电能为热能，主要职能就是阻碍电流流过,应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等.

电容：广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路，电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。

LM741：是通用高增益运算通用放大器,早些年最常用的运放之一.应用非常广泛, 双列直插8脚或圆筒8脚封装。工作电压±22V,差分电压±30V,输入电压±18V,允许功耗500mW.其管脚与OP07（超低失调精密运放）完全一样，可以代换的其他运放有UA741,UA709,LM301,LM308, LF356,OP07，OP37,MAX427等。

图2-3 LM741集成运放

第三章 原理图设计及仿真

3.1电路原理图

3.2电路元器件参数的计算

3.2.1方波频率计算：

已知电容端电压变化规律： ])(*)1(1[)(RfC t e F Vz t Vc -+-= 设T 为方波的周期，当2/T t =时，FVz T Vc =)2/(

所以可得：)21ln(2)1/ln(212R R RfC F F RfC T +=-+=

所以振荡频率为：RfC T f 2/1/1==

3.2.2方波的门限电压：

根据迭加定理求出同相端电压p U 的表达式，当输出状态变化时，与反相端电压n U 相等，此时的输入电压I U 即为门限电压+t U 和-t U 。

状态翻转时，p U = n U = REF U

3.2.3三角波的频率：

T f /1= 261/4R C R R T =

3.2.4三角波的门限电压

121)/(o t i V R R V V -==

由于z o V V =1，所以z V R R Vt )/(21=。

REF 212Z 1I U R R R U R u =+±即 12Z T R R U U =+则1

2Z T R R U U -=-

第四章硬件电路安装调试

4.1设计电路的安装

首先检查面板包的接触是否良好。有无焊接问题。把万用表跳到“二极管”档，依次检查各个接触点。测出些哪接触点是通路，哪些接触点是开路。然后大概估算一下各个部件得基本位置，开始组装电路。导线要尽量做得美观，不要图快而失去美观。检查好集成电路的各个引脚。插入导线时不要用力过猛，以免把面包板弄坏。测量好各个电阻的阻值再做安装。一定要注意安全！

4.2设计电路的调试

电路安装完成后，接通电源。不要选择太大的电压12V左右就可以。看好集成电路的4脚和7脚不要互相接错。电源接通后观察红绿灯是否交替闪亮。若一切正常，大概估算闪亮得频率。若电路震荡，用万用表记下电压值。

第五章总结与展望

经过两个星期的电工实训，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

我们把电路原理弄的很明白，电路也正确，可就是没有我们预想的结果，红绿小灯的闪烁……生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实训，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。我想说，连电路确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今的世界，很少有机会能与社会亲密接触，但我们可以，而且连电路也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，有时大学里一年的相处还赶不上这十来天，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，连电路确实很累，但当我们所要求的发光二极管闪烁时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我不断的反问自己。也许有人不喜欢野外的工作，也许有人认为连电路的工作环境不好，但我认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们任务成功的一项非常重要的保证。而这次也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次电工实训必将成为我人生

旅途上一个非常美好的回忆！

在此很感谢一直为我们付出的老师们，和在实验过程中帮助过我们的同学们！

附录

参考文献

[1]康华光，陈大钦著。《电子技术基础》,高等教育出

版社，1998。

[2]康华光主编《电子技术基础》（模拟部分）第五版，

高等教育出版社，1999。

[3]吴运昌编著：《模拟集成电路原理与应用》，华南理工

大学出版社，1995。