方波—三角波发生器的设计与仿真分析

方波发生器设计(课程设计报告)

课程设计(论文)说明书 题目：方波发生器的设计 院（系）： 专业：电子信息工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 20 年月日

摘要 本次课程设计以AT89S51单片机为核心器件，外围采用按键作为控制以及LCD1602作为显示器所设计的方波发生器。该方波发生器能实现0-1kHz频率范围、占空比可调的方波输出。其核心技术为单片机并行端口的应用、单片机定时器中断应用和数字分离的ASCII码液晶显示技术。采用8个独立的按键组成控制模块，操作方便，按键控制模式可以通过程序进行设定；显示模块则由液晶屏1602构成，能显示出实时输出方波的频率及占空比，直观明了。设计过程中遇到的问题是输出方波的频率、占空比与液晶显示数据存在误差，通过不断调试程序，合理编写中断服务程序来修正误差提高精确度，达到设计要求。该方波发生器具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。 关键词：方波发生器；AT89S51单片机；键盘；LCD1602

Abstract The course design AT89S51 microcontroller as the core device, the external use of buttons as a control and LCD1602 displays are designed as a square wave generator. The square wave generator to achieve 0-1kHz frequency range, adjustable duty cycle square wave output. The core technology for the application of single chip parallel port, SCM applications and digital timer interrupt ASCII code separate liquid crystal display technology. 8-independent component control module buttons, easy to operate key control mode can be set through the program; display module constituted by the LCD1602, can show real-time output frequency and duty cycle square wave, intuitive and clear. Problems encountered in the design process is the output square wave frequency, duty cycle and LCD display data errors exist, through continuous commissioning process, a reasonable write interrupt service routine to correct the error to improve accuracy, to meet the design requirements. The square wave generator has a simple circuit, compact, low cost, superior performance advantages. Keywords: Square wave generator；AT89S51 microcontroller；keyboard；liquid crystal 1602

正弦波-方波-三角波信号发生器设计

苏州科技学院天平学院 模拟电子技术课程设计指导书 课设名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计 组长李为学号1232106101 组员谢渊博学号1232106102 组员张翔学号1232106104 专业电子物联网 指导教师

二〇一二年七月 模拟电子技术课程设计指导书 一设计课题名称 正弦波－方波－三角波信号发生器设计 二课程设计目的、要求与技术指标 2.1 课程设计目的 （1）巩固所学的相关理论知识； （2）实践所掌握的电子制作技能； （3）会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计；（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则； （5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题； （6）学会撰写课程设计报告； （7）培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风； （8）完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。

2.2 课程设计要求 （1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）列出所有元器件清单； （3）安装调试所设计的电路，达到设计要求； 2.3 技术指标 （1）输出波形：方波－三角波－正弦波； （2）频率范围：100HZ~200HZ连续可调； （3）输出电压：正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0~2V连续可调； γ。 （4）正弦波失真度：% ≤ 5 三系统知识介绍 3 函数发生器原理 本设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波\方波\ 三角波。实现该要求有多种方案。 方案一：首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波。 方案二：首先产生方波——三角波，再将方波变成正弦波或将三角波变成正弦波。

简易波形发生器设计

摘要：单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulator，PWM）、监视定时器（Watch Dog Timer，WDT）等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也称为微控制器（Micro Controller）。 关键词：中央处理器；随机存储器；只读存储器

引言：一般函数发生器是由硬件组成的，它的输出频率范围宽，各项指标高，性能优良，因而在对输出波形要求较高的地方被广泛应用，这种仪器的缺点是电路复杂，成本高，输出波形种类不多，不够灵活。在对波形指标要求不高，频率要求较低的场合，可以用单片机构成一个波形发生器。产生所需要的各种波形，这样的函数发生器靠软件产生各种波形，小巧灵活，便于修改，且成本低廉，容易实现。 1设计概述 1.1 课程设计的目的 通过对本课题的设计，掌握A/D,D/A转换的应用，用单片机产生各种波形的方法及改变波形频率的方法。熟悉单片机应用系统的设计以及软硬件的调试。单片机本身并没有开发能力，必须借助开发工具即硬件开发环境才能进行开发。单片机的硬件开发环境有PC机、编程器和仿真机等。 1.2 设计的内容、要求 设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节。 对于四种波形的切换，用两个开关的四种状态来表示（或用按钮）。选用常用的A/D转换芯片0809来实现模拟量的输入。D/A转换器选用0832来输出波形。

方波-三角波波形发生器设计

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------------------------------------------------------2 1.1 设计任务------------------------------------------------------------------------------2 1.2 设计要求-----------------------------------------------------------------------------2 二、方案设计与论证------------------------------------------------------3 2.1 方案一--------------------------------------------------------------------------------3 2.2 方案二--------------------------------------------------------------------------------3 2.3 两种方案比较------------------------------------------------------------------------4 三、单元电路设计与参数计算------------------------------------------4 3.1 方波产生电路-----------------------------------------------------------------------4 3.2 三角波发生电路--------------------------------------------------------------------5 3.3 参数计算------------------------------------------------------------------------------5 四、仿真过程仿真结果----------------------------------------------------5 4.1仿真调试输出波形-------------------------------------------------------------------5 4.2 调试输出波形------------------------------------------------------------------------6 4.3 数据记录------------------------------------------------------------------------------6 五、总原理图及元件清单------------------------------------------------7 5.1 电路设计原理------------------------------------------------------------------------7 5.2 总原理图------------------------------------------------------------------------------7 5.3 PCB图-------------------------------------------------------------------------------7 5.4 元件清单------------------------------------------------------------------------------8 六、电路调试与分析------------------------------------------------------8 6.1 电路的装调--------------------------------------------------8 6.2 调试结论------------------------------------------------------------------------------8 6.3 误差分析------------------------------------------------------------------------------9 七、设计心得---------------------------------------------------------------9 八、参考文献---------------------------------------------------------------9

模拟电子电路课程设计正弦波三角波方波函数发生器样本

课程设计任务书 学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 题目: 正弦波－三角波－方波函数发生器 初始条件: 具备模拟电子电路的理论知识; 具备模拟电路基本电路的设计能力; 具备模拟电路的基本调试手段; 自选相关电子器件; 能够使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务: ( 包括课程设计工作量及其技术要求, 以及说明书撰写等具体要求) 1、频率范围三段: 10～100Hz, 100 Hz～1KHz, 1 KHz～10 KHz; 2、正弦波Uopp≈3V, 三角波Uopp≈5V, 方波Uopp≈14V; 3、幅度连续可调, 线性失真小; 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书 时间安排: 一周, 其中3天硬件设计, 2天硬件调试 指导教师签名: 年月日 系主任( 或责任教师) 签名: 年月日

目录 1.综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1信号发生器概论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 Multisim简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3集成运放lm324简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.方案设计与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1方案一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2方案二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.3方案三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.单元电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

三角波发生器实验

XXXX XXXX 一、设计方案与原理 图一三角波发生器电路图(Multisim) 图一为电路设计方案。电路结构分为两部分，左侧电路为迟滞比较器能在R3右端形成方波信号；右端电路为积分电路，即对方波信号进行积分得到三角波信号。 以下对照图一再次说明下书上写的三角波发生器原理。运放A1(左侧)输入端无信号，输出端Uo1随机输出高电位或低电位。设先输出高电位(在稳压器的作用下，高电位数值较恒定)，则高电位接于电阻R4左侧，由于运放A2(右侧)反相输入端虚地(以理想运放为分析 模型)。因此流入电容C1的电流 f i表达式： 1 4 o f U i R = (1-1) R4右端接入的是反相输入端，所以电容的电流与电压关系： 1 141 11 O f O U i dt U dt C R C =-=- ? ?? (1-2)故当Uo1为高电位时，Uo由初始零电位呈斜率为负的直线下降。另用叠加法得如下关系： 12 11 1212 O O R R U U U R R R R + =+ ++ (1-3) 当U1+随Uo的减小恰好越过0V时，运放A1输出电位Uo1转为低电位，故Uo开始呈斜率为正的直线上升，直到U1+随Uo上升为0V，此时Uo由负转正。如此循环下去，就形成了输出端电位Uo变化呈三角波形式。 二、实验步骤及结果

实验步骤： 1. 用multisim 搭建电路，运行结果得到图像及数据 2. 理论计算出各数据并与实验值比较 3. 对实验室搭建的实际电路得出的数据进行分析。 仿真及理论结果： Multisim 得出的输出三角波Uo 及方波Uo1图像如下： 图二 Multisim 仿真得出的输出三角波图像 对于理论计算，有如下公式(同实验指导书)： *1/2t z U U R R = (2-1) 4*1*4*C/R 2T R R = (2-2) 2/(4*R1*R 4*C)f R = (2-3) 三角波 周期(ms) 频率(Hz) 幅值(V) 理论计算结果 227 Multisim 仿真结果 215 表一 三角波数据理论值与Multisim 仿真值比较 可看出理论值与仿真值比较接近。 实验得出的实际电路结果分析： 周期 频率 幅值 对照(2-1)、(2-2)、(2-3)理论计算公式，由于电路电阻及电容的数值在仿真及实验室实际电路中是一样的，故周期和频率与仿真结果较接近。而三角波的幅值受到稳压器稳压值的影响，故实验室实际电路数据与理论值及仿真值有较大差别。 三、拓展分析

基于51单片机的波形发生器的设计讲解

目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图： (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误！未定义书签。

1引言 1.1题目要求及分析 题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1：系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0～5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。

方波-三角波产生电路的设计.

方波-三角波产生电路的设计 1 技术指标 设计一个方波-三角波产生电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz ，方波脉冲幅度为6-6.5V ，三角波为1.5-2V ，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2 设计方案及其比较 产生方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以直接产生三角波—方波。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波。 2.1 方案一 非正弦波发生器的组成原理是电路中必须有开关特性的器件，可以是电压比较器，、集成模拟开关、TTL 与非门等；具有反馈网络，它的作用是通过输出信号的反馈，改变开关器件的状态；具有延迟环节，常用RC 电路充放电来实现；具有其他辅助部分，，如积分电路等。 矩形经过积分器就变成三角波形，即三角波形发生器是由方波发生器和反向积分器所组成的。但此时要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。 如图1所示为该电路设计图。 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC 积分器两大部分。如图所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。1U 构成迟滞比较器，用于输出方波；2U 构成积分电路，用于把方波转变为三角波，即输出三角波。

图1 方案一电路设计图 U1构成迟滞比较器，同相端电位p V 由1O V 和2O V 决定。利用叠加定理可得： 21211211211) ()(O V V O V P V R R R R R V R R R R V ?++++?++= 当0>P V 时，U1输出为正，即Z O V V +=1 当0

简易波形发生器设计报告

电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计 年级：13级 专业：电子信息工程学院学号：201321111126 学生姓名：覃凤素 指导教师：罗伟华 2015年11月1日

波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求： （1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形； （2） 输出信号的频率要求可调； （3） 根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来； （5） 测出静态工作点并记录； （6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分： （1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz ， V V 8p -p =； （2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。 二、技术指标 （1） 频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ； （2） 输出电压：方波V V 24p -p ≤，三角波V V 6p -p =，正弦波V V 1p -p ≥； （3） 波形特性：方波s t μ30r < (1kHz ，最大输出时)，三角波%2V <γ ，正弦波y~<2%。 三、选材： 元器件：ua741 2个，3DG130 4个，电阻，电容，二极管 仪器仪表： 直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一：用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。

集成运放构成的三角波方波发生器

集成运放构成的三角波方波发生器 一、实验目的 1．理解三角波方波发生器的设计思路，搭接出最简单的电路，获得固定频率、幅度的三角波、方波输出。 2．理解独立可调的设计思路，搭接出频率、占空比、三角波幅度、三角波直流偏移、方波幅度、方波直流偏移均独立可调的电路，调整范围不限。 3．理解分块调试的方法，进一步增强故障排查能力。 二、实验思路 利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，可以实现集成运放的周期性翻转，进而在输出端产生一个方波。这个电路如图2.3.1所示，它的工作原理请参阅相关教科书。注意在这个电路中，给电容的充电是恒压充电，随着电容电压的升高，其充电电流越来越小，电容电压上升也越来越缓慢。理论分析可知，电容上电压的变化，是一个负指数曲线。因此，这个电路只能实现方波发生。但是，我们注意到，这个负指数曲线在工作过程中是不停地正向充电、反向放电，已经和三角波有些类似。如果能够使得电容上充电电流固定，则其电压的上升或者下降将是线性的，就可以在电容端获得一个三角波。 我们可以立即联想到这样一个事实：当积分器的输入是固定电压，则其输出是线性上升或者下降的。因此，将图2.3.1中的RC充电电路去掉，用一个积分器替代，并考虑到极性，再增加一级反相电路，就可以实现三角波的产生，如图2.3.2所示。 图2.3.2电路使用了3个集成运放。电路设计者认为，A3并不是必须的，因为它仅仅完成了1倍的反相放大，这个功能完全可以利用A1的输入端极性进行巧妙设计来实现。为了节省1个运放，设计者给出了新的电路，如图2.3.3所示，它仅使用2个运放。

图2.3.3所示电路的工作原理，请参阅相关教科书。图中稳压管DZ和电阻R3组成稳压电路，目的是克服运放输出的不对称。 本实验在实现上述基本电路的基础上，还提出了新的要求。有下列6个量：三角波和方波共有的频率、共有的占空比、三角波的幅度、方波的幅度、三角波的直流偏移、方波的直流偏移，其中每个量都由一个独立的电位器控制，当调节某个量时，其它5个量不能发生变化。这就是独立可调的要求。 本实验将给出一个独立可调的三角波方波发生器电路，要求学生在认真分析的基础上，用运放、电阻、电容、稳压管等元器件，自己实现搭接。然后在搭接好的电路上，观察、调节、记录，体会其中的设计思想。 三、实验原理 图2.3.4是可以满足设计要求的最终电路。其中A1、A2、A3及其附属电路，完成三角波、方波的发生，并且实现频率和占空比的可调。A4、A5及其附属电路，实现三角波和方波的幅度、直流偏移可调。 图2.3.4电路与图2.3.3电路有3点主要的区别。第一、用R13、RW2、DZ1、DZ2组成一个双向电阻值不同的电路，取代图2.3.3中的积分器电阻R，使得积分器工作过程中，正向充电和反向放电的时间常数不一致，三角波上升斜率和下降斜率大小不同，造成方波的占空比不同。需要注意的是，由于用一个电位器调节，无论在什么位置，积分器的正向时间常数和反向时间常数的和，是一个常数，就造成单纯调节RW2，只改变占空比而不会改变频率。第二、在稳压管输出和积分器之间，加入A3构成的反相放大器，可以通过RW1调节积分器输入电压大小，进而改变积分器输出电压变化斜率，造成波形发生的频率变化。这样，uo1产生方波，uo2产生三角波。这两个波形的频

课程设计—基于单片机的方波信号发生器汇总

微型计算机技术专业方向课程设计 任务书 题目名称：基于单片机的方波信号发生器 专业自动化班级122 姓名学号 学校： 指导教师： 2014年12月9日

课程设计任务书 课程名称：微型计算机技术 设计题目：基于单片机的方波信号发生器系 统硬件要求： 从P1.0口输出方波，分四个档：按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波，要求误差少于1%， 软件设计： 1）主程序设计 2）各功能子程序设计 其他要求： 1、每位同学独立完成本设计。 2、依据题目要求，提出系统设计方案。 3、设计系统电路原理图。 1、调试系统硬件电路、功能程序。 2、编制课程设计报告书并装订成册，报告书内容（按顺序） （1）报告书封面 （2）课程设计任务书 （3）系统设计方案的提出、分析 （4）系统中典型电路的分析 （5）系统软件结构框图 （6）系统电路原理图 （7）源程序 （8）课设字数不少于2000字 成绩 评语

摘要 本实验是基于AT89C51单片机单片机所设计的，可以实现四种频率不同的方波信号的发生。本实验方波输出在89C51的P1.0口，分为四档，按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波。 关键词：51单片机；方波；四档

目录 第一章前言 (5) 第二章系统总体设计 2.1系统介绍 (5) 2.2 硬件简介 (5) 2.3 软件简介 (5) 2.4 系统结构框图 (5) 第三章硬件电路 3.1硬件设计思想 (6) 3.2开关信号采集 (6) 3.3复位电路及晶振电路 (8) 3.4方波输出 (8) 第四章软件系统 4.1软件系统概述 (8) 4.2各部分程序 (10) 第五章总结 (15) 附录 (16)

方波-三角波波形发生器的设计

模拟电子技术课程设计报告 题目名称：方波－三角波波形发生器 姓名： 学号： 班级：

目录 摘要---------------------------------------------------------------------2 关键词------------------------------------------------------------------2 一设计任务与要求--------------------------------------------------2 1.1设计任务-----------------------------------------------------------------------------------2 1.2 设计要求----------------------------------------------------------------------------------2 二电路设计----------------------------------------------------------2 2.1 方案设计与论证-------------------------------------------------------------------------2 2.2 电路设计原理----------------------------------------------------------------------------3 2.2.1 电路原理框图-------------------------------------------------------------------------3 2.2.2 单元电路设计与计算说明----------------------------------------------------------3 2.3 原理图--------------------------------------------------------------------------------------4 2.3.1 总体原理图----------------------------------------------------------------------------4 2.3.2 PCB图--------------------------------------------------------------------------------4 2.3.3 EWB仿真调试------------------------------------------------------------------------4 2.4 元器件选择与验证器材-----------------------------------------------------------------5 2.4.1元器件选择------------------------------------------------------------------------------5 2.4.2 LM741管脚排列-----------------------------------------------------------------------5 2.4.3 参数计算-------------------------------------------------------------------------------5 三制作与调试--------------------------------------------------------5 3.1 PCB板的制作-------------------------------------------------------------------------------6 3.2 电路的装调----------------------------------------------------------------------------------6 四调试结论与误差分析----------------------------------------------6 4.1调试结论-------------------------------------------------------------------------------------6 4.2 误差分析------------------------------------------------------------------------------------6 五设计心得-----------------------------------------------------------------7 六参考文献-----------------------------------------------------------7

多种波形发生器的设计与制作

课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。

要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。

方波和三角波发生器电路

方波和三角波发生器电路 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图6.5所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。 方波和三角波发生器的工作原理 A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得： 当 Vp＞0时 A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 Vp＜0时， A1输出为负即 VO1 = -Vz A2构成反相积分器 VO1为负时， VO2 向正向变化， VO1 为正时， VO2 向负向变化。假设电源接通时VO1 = -Vz，线性增加。 当VO2上升到使Vp略高于0v时，A1的输出翻转到VO1 = +Vz 。

四、报告要求 1、课题的任务和要求。 2、课题的不同方案设计和比较，说明所选方案的理由。 3、电路各部分原理分析和参数计算。 4、测试结果及分析： （1）实测输出频率围，分析设计值和实测值误差的来源。 （2）对应输出频率的高、中、低三点，分别实测输出电压的峰－峰值围，分析输出电压幅值随频率变化的原因。 （3）频率特性测试，在低频端选定一个输出幅值，而后逐步调高输出频率，选12～15个测试点，用示波器观测输出对应频率下的输出幅值，填入自己预做的表格，画出电路的幅频特性。 注意：输出幅值一旦选定，在调节输出测试频率点过程中，不能再动！ （4）画出示波器观测到的各级输出波形，并进行分析；若波行有失真，讨论失真产生的原因和消除的方法。 5、课题总结 6、参考文献 2、方波、三角波发生器 （1）按图11-2所示电路及参数接成方波、三角波发生器。

图11-2 （2）将电位器Rp调至中心位置，用双综示波器观察并描绘方波V01及三角波V02 （注意标注图形尺寸），并测量Rp及频率值。 表11-3 方波V01及三角波V02 波形 Rp= (中间) , f= （3）改变Rp的位置，观察对V01和V02 幅值和频率的影响，将测量结果填入表11-3中 （记录不失真波形参数）。 表11-4 F ( KHz ) Rp ( Ω )V01P-P（V）V02P-P（V）备 注 频率最高 频率最低 （4）将电位器Rp调至中间位置，改变R1为10K可调电位计，观察对V01和V02 幅值和频率的影响。将 测量结果填入表11-4中。 表11-5 F (KHz ) R1 ( Ω )V01P-P（V）V02P-P（V）备 注 频率最高 频率最低 （5）电位器Rp保持中间位置，R1接10K电阻，改变R2为100K可调电位计，观察对V01和V02 幅值和频率的影响。将测量结果填入表11-5中。（记录有波形的测试参数） 表11-6 F ( KHz ) R2 ( Ω )V01P-P（V）V02P-P（V）备 注 频率最高

课程设计——波形发生器要点

1.概述 波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。

2．设计方案 采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方

3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2） 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。

实验 方波、三角波发生器的设计

实验5.4 波形发生器的设计 1．实验目的 （1）学会用集成运算放大器组成方波与三角波发生器。 （2）掌握方波与三角波发生器电路的调试与测量方法。 2．预备知识 （1）LM324 介绍 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中 “+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo ”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图5.4.1。 (2) 方波发生器 基本方波发生器如图5.4.2电路(R 1 = 90k Ω，R 2 = 22k Ω，R 3 = 10k Ω，R 0 = 2.2k Ω，C = 0.01μF 。D 1和D 2采用稳压管，其稳压值为5V ，正向压降为0.7V 。)所示。其中电阻R 2 与R 3 组成正反馈支路；电阻R 1 与电容C 组成的充放电回路是运算放大器的负反馈支路。为了防止放大器输出电流太大而过载，在放大器的输出端串联一个限流电阻R 0。另外为 预习与思考 ① 在方波发生器中,要改变方波的频率,可改变那些元件的值? 方波的频率改变时，方波的幅度会不会改变？ ②在方波、三角波发生器中，若要保持三角波的幅度不变，又要改变三角波的频率，应改变电路中那一个元件的值？ 图 5.4.1 LM324的引脚排列 图 5.4.1 LM324的引脚排列 图 5.4.2基本方波发生器