波形发生电路
lm358正弦波方波三角波产生电路
《LM358正弦波、方波、三角波产生电路设计与应用》一、引言在电子领域中，波形发生器是一种非常重要的电路，它可以产生各种不同的波形信号，包括正弦波、方波和三角波等。
LM358作为一款宽幅增益带宽产品电压反馈运算放大器，被广泛应用于波形发生器电路中。
本文将探讨如何利用LM358设计正弦波、方波和三角波产生电路，并简要介绍其应用。
二、LM358正弦波产生电路设计1. 基本原理LM358正弦波产生电路的基本原理是利用振荡电路产生稳定的正弦波信号。
通过LM358的高增益和频率特性，结合RC滤波电路，可以实现较为稳定的正弦波输出。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电容C1和C2相连，形成反馈电路，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
（2）RC滤波电路。
在LM358的输出端接入RC滤波电路，通过调节电阻和电容的数值，可以实现所需的正弦波频率和幅值。
3. 电路测试连接电源并接入示波器进行测试，调节RC滤波电路的参数，可以观察到稳定的正弦波信号输出。
三、LM358方波产生电路设计1. 基本原理LM358方波产生电路的基本原理是通过LM358的高增益和高速响应特性，结合反相输入和正向输入，实现对方波信号的产生。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电阻R1和R2相连，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
（2）反相输入和正向输入。
通过R1和R2的分压作用，实现LM358反相输入和正向输入，从而产生方波输出。
3. 电路测试连接电源并接入示波器进行测试，调节R1和R2的数值，可以观察到稳定的方波信号输出。
四、LM358三角波产生电路设计1. 基本原理LM358三角波产生电路的基本原理是通过LM358的反相输入和正向输入结合，实现对三角波信号的产生。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电容C1和C2相连，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
波形发生电路
❖ 9.1 正弦波振荡电路的分析方法
➢ 9.1.1 产生正弦波振荡的条件 ➢ 9.1.2 正弦波振荡电路的组成 ➢ 9.1.3 正弦振荡电路的分析步骤
❖ 9.2 RC正弦波振荡电路
➢ 9.2.1 RC串并联网络振荡电路 ➢ 9.2.2 其他形式的RC振荡电路
❖ 9.3 LC正弦波振荡电路
振荡频率：f0 =
1 2√3 πRC
三节RC电路的移相范围0 ~ 2700
起振条件： RF >12R
至少要用三节RC电路
四、 双T选频网络振荡电路
R3 应略小于R /2
R
R
RF
C
C
A
U·o
R3
+ 2C R´
ω低
+
C1
U·
R1
+
-
R2 C2
U·f -
(a)RC串并联电路
当ω 较高时
1/ωC1 ＜＜ R1 1/ωC2 ＜＜ R2 可忽略R2和1/ωC1 U&f 相位滞后于U& ω高
+
C1
U·
-
R2
U+·-f
(b) 低频等效电路
+
R1
U·
-
C2
U+·-f
(c) 高频等效电路
+
C1
U·
R1 Z1
+
-
R2
C2
（2)起振条件 A·F· > 1
F·
=
1 3
A· > 3
R1 C1
RF
A
U·o
+
R´
C2
R2
波形发生电路~~锯齿波
波形发生电路1.绪论在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。
信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。
可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。
传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。
随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。
与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。
在模拟电子电路中，常常把各种波形的信号，如正弦波，矩形波，三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号等。
为了使所采集的信号能够用于测量，控制，驱动负载或送入计算机，常常需要将信号进行变换，如将电压变换成电流，将电流变换成电压，将电压变换成频率与之成正比的脉冲，等等。
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入电压电路。
它广泛地应用于测量，遥控，通讯，自动孔子，热处理和超声波电焊等加工设备之踪，也作为模拟电子电路的测试信号。
在实用电路中除了常见的正弦波外，还有矩形波，三角波，锯齿波，尖顶波和阶梯波。
在脉冲和数字电路中，矩形波，三角波，锯齿波等非正弦波被广泛应用。
这些波形可以由电路自激产生，也可以由正弦波转化而来。
2.设计任务学习multisim11.0软件的使用。
运用multisim11.0软件设计波形发生电路，并进行仿真分析，通过四踪示波器产生三角波.方波.锯齿波等非正弦波，改变频率观察波形输出。
一节几种常用脉冲波形产生和整形电路
锯齿波产生电路
锯齿波产生电路通常由一个运算放大器和两个电容组成。输入信号通过一个电容加到运算放大器的反 相输入端，输出信号通过另一个电容反馈到运算放大器的同相输入端。通过调整电容的充放电时间， 可以获得不同频率和幅度的锯齿波。
多谐振荡器
总结词
多谐振荡器是一种能够产生方波或近似方波的脉冲整 形电路，其输出频率和占空比可以通过电路参数进行 调整。
详细描述
多谐振荡器由两个反相器串联而成，每个反相器都有 一个电容和电阻并联。当输入信号为高电平时，多谐 振荡器的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时 ，多谐振荡器的输出信号为高电平。由于电容的作用 ，多谐振荡器的输出信号频率和占空比可以通过调整 电阻和电容的值来改变。多谐振荡器在数字电路、通 信系统和控制系统中有着广泛的应用。
脉冲幅度解调（PAD）
定义
脉冲幅度解调是将脉冲幅度调制信号还原为原始模拟信号 的过程。通过检测脉冲的幅度并将其转换为相应的模拟信 号值。
工作原理
在PAD中，输入的PAM信号被检测并转换为相应的模拟信 号。通过比较每个脉冲的幅度与预设阈值，可以还原出原 始的模拟信号波形。
应用
PAD广泛应用于数字通信、雷达、测距等领域的接收端， 用于将传输的PAM信号还原为原始的模拟信号。
应用
PFM电路广泛应用于通信、测量和控制等领域。例如，在无线电广播中，PFM用于将音频信号传输到听 众的收音机中。
脉冲频率解调（DFM）
01
定义
脉冲频率解调是一种将已调制的脉冲信号还原为原始信号的过程。在
DFM中，通过测量脉冲信号的频率来恢复原始信号。
波形发生电路原理
波形发生电路原理波形发生电路是一种电子电路，用于产生特定形状和频率的电压或电流波形。
它通常由活动元件（例如晶体管、集成电路）和被动元件（例如电阻、电容）组成。
波形发生电路的原理基于信号的周期性。
一般来说，波形发生电路需要一个参考信号（例如时钟信号、振荡器信号），根据参考信号的周期和幅值来产生期望的波形。
具体的原理取决于所采用的电路拓扑和元件类型。
常见的波形发生电路包括正弦波发生器、方波发生器、矩形波发生器和三角波发生器等。
下面以正弦波发生器为例，介绍其工作原理：1. 整体思路：正弦波发生器的核心思想是利用反馈机制，将一个信号通过放大和滤波处理后再输入到自身，形成一个稳定的正弦波输出。
2. 振荡器电路：正弦波发生器的关键是振荡器电路，它负责产生频率恒定的振荡信号。
常见的振荡器电路包括LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。
以LC振荡器为例，它由电感(L)和电容(C)构成，并配合放大元件组成正反馈网络。
3. 放大器电路：振荡器电路生成的振荡信号较弱，需要经过放大器电路放大后才能得到理想的输出。
这里可以采用放大器电路，如共射放大电路或运算放大器等。
4. 滤波器电路：放大器电路放大信号后，仍然会存在一些杂散信号或高频成分。
因此，需要使用滤波器电路，如低通滤波器或带通滤波器，将不需要的信号滤除，只保留所需的正弦波信号。
通过以上的电路组合，正弦波发生器可以实现将一个参考信号转换成期望频率和幅度的正弦波输出。
实际设计时，需要根据具体要求选择合适的元件和电路拓扑，以实现所需的波形。
需要注意的是，不同类型的波形发生器可能有不同的电路原理和参数设置，本文所述仅作为示例，具体应用需根据实际情况进行调整和优化。
实验四波形发生与变换电路设计
实验四波形发生与变换电路设计实验目的:1.了解波形发生电路的基本原理和设计方法。
2.了解电位器在波形发生电路中的应用。
3.掌握使用运算放大器实现波形发生电路的方法。
4.学会使用双稳态多谐振荡电路。
实验仪器:1.AD623全差动放大器芯片。
2.电位器。
3.电容器。
4.电阻器。
5.示波器。
6.功放芯片。
7.函数发生器。
8.蓝色草图记录纸。
实验原理:1.正弦波发生电路设计:正弦波发生电路是由运算放大器构成的，其主要由一个反相输入端，一个非反相输入端，以及一个输出端组成。
当输入端应用一定的正弦波信号时，通过运算放大器放大后，输出端可以得到相应的正弦波信号。
通过调节反相输入端和非反相输入端之间的电阻比例，可以改变输出端的幅度。
2.方波发生电路设计:方波发生电路是由运放和与运放相关的电阻、电容等元器件组成的。
电容的充放电过程可以实现方波的产生。
当电容放电时，输出端输出低电平，当电容充电时，输出端输出高电平。
通过改变电容的充放电时间和电压比例，可以改变输出端的频率和占空比。
3.三角波发生电路设计:三角波发生电路是由运放和与运放相关的电阻、电容等元器件组成的。
根据电容充放电的特性，可以通过改变电容充放电的时间常数，来实现产生三角波信号。
通过改变电容充放电的时间常数，可以改变输出端的频率。
实验步骤:1.正弦波发生电路设计:(2) 通过一个蓄电池连接 AD623 的 Vref 引脚来为芯片供电。
(3)将正弦波输入电压连接到AD623的非反相输入端。
(4)通过调节电位器的阻值，改变反相输入端和非反相输入端之间的电阻比例。
(5)连接示波器，观察并记录输出端的正弦波形状和幅度。
2.方波发生电路设计:(1)连接运放芯片。
(2)连接电位器，将其接入运放的非反相输入端。
(3)连接一个电容器。
(4)连接电阻器，用于调节电容充电和放电时间。
(5)连接示波器，观察并记录输出端的方波形状和频率。
3.三角波发生电路设计:(1)连接运放芯片。
电子技术基础 第5章 波形发生电路
F 2n π （n为整数)
ΦA是基本放大电路输出与输入的相位差， ΦF为反馈网络输出和输
入的相位差。该式表示基本放大电路的相位移与反馈网络的相位移 的和等于0或2π的整数倍，即电路必须引入正反馈。
第5章 波形发生电路
2、正弦波振荡的起振和稳幅
起振信号和及选频：实际上，振荡 电路开始建立振荡时，并不需要借助于 外加输入信号，它本身就能起阵，但电 路由自行起振到稳定需要一个建立的过 程。例如当电路接通电源时，将有电扰 动作用于电路。根据频谱分析，这种扰 动信号是由多种频率的分量所组成的， 其中必然包含频率为fo的正弦波。用一 个选频网络将fo信号“挑选”出来，使 它满足振荡相位平衡条件和幅值平衡条 件，其它频率成分的信号则因为不符合 振荡条件而衰减为零，所以电路就将维 持频率为fo的正弦波振荡。 振荡初始，输出信号将由小逐渐变 大，要求电路具有放大作用，所以电路 的起振条件为：
第5章 波形发生电路
3、正弦波振荡电路的组成和分析方法
组成：由以上分析可知，正弦波振荡电路必须有以下四个组成部分：
（1）电压放大电路 使f = fo的正弦输出信号能够从小逐渐增大，直到达到稳定幅值，而且通过 它将直流电源提供的能量转换成交流功率。 （2）正反馈网络 它使电路满足相位平衡条件，否则就不可能产生正弦波振荡。 （3）选频网络 它保证电路只产生单一频率的正弦波振荡。多数电路中，它和正反馈网络 合二为一。正弦波振荡电路常以选频网络所用元件来命名，分为RC、LC和石 英晶体正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路的输出波形较好，振荡频率较低， 一般在几百kHz以下；LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，一般在几百kHz以 上；石英晶体正弦波振荡电路的振荡频率极其稳定。 （4）稳幅环节 保证输出波形具有稳定的幅值。
波形产生电路与变换电路
通常定义矩形波为高电平的时间T2与周期T之比为占空 比D, 即
D T2 T
第八章 波形产生电路与变换电路
R
RW
RW′
图
VD2
8–5
△
uC
－ ∞ Ro
＋
占
C
＋
uo
空 比
可
调
R3 VDz3
R2
VDz4
±Uz
电 路
D T2 RW' rd1 R T RW rd1 rd2 2R
第八章 波形产生电路与变换电路
8.1.3 锯齿波产生电路
R3
△ △
R2
－ ∞ Ro A1 ＋
uo1
＋
VDz3
C VD1
RW′
RW VD2
－∞
A2 ＋ ＋
uo
R′
VDz4
±Uz
R″
图 8 – 8 锯齿波产生电路
第八章 波形产生电路与变换电路
uo uo1
Uz
R2 R3
U
z
O
R2 R3
Uz
－Uz
T1
T2
第八章 波形产生电路与变换电路
8.1.2 三角波产生电路
R3
R2
C
△ △
－ ∞ Ro A1 ＋
uo1 R
－∞
＋ VDz1
A2 ＋ ＋
uo
R′
±Uz
VDz2
R″
图 8 – 6 三角波产生电路
第八章 波形产生电路与变换电路
1. 工作原理
uo1
＋Uz
O
t
－Uz
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东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路实践第七次实验实验名称：波形发生电路院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室:101实验组别：同组人员：实验时间：2012年5月10日评定成绩：审阅教师：实验七波形发生电路一、实验目的1、掌握正弦信号和非正弦信号产生的基本原理和基本分析方法，电路参数的计算方法，各参数对电路性能的影响。
2、了解各种波形之间变换方法，重点是正弦波、方波、三角波之间的变换。
3、掌握多级电路的安装调试技巧，掌握常用的频率测量方法。
二、设计原理1、正弦波信号发生电路分析计算（图8-1）：(I)放大器为同相放大器，其增益为1Ff R R +(II)对于RC 串并联电路1//1111()(//)3()o R V j CV R R j RC j C j C RCωωωωω+==+++−(III)为了保证正反馈，该RC 串并联网络在振荡频率f 0时的相移必须为0，即上式中分母的虚部系数在f 0时为0，即RC f RC f 00212ππ=，由此推出RCf π210=(IV)由于振荡频率f 0时31=+V V O ，所以为了保证满足环路增益大于1的起振条件，放大器的增益必须略大于3，即FfR R 略大于2，当振荡器稳定是环路增益为1，放大器的增益为3，2FfR R =2、矩形波信号发生电路分析计算（图8-4，R D1、R D2是二极管D1、D2的导通电阻）：(I)当U 0为正值的时候，二极管D1导通，D2截止，电容C 充电的时间常数为：1111()W D R R R Cτ=++(II)当U 0为负值的时候，二极管D2导通，D1截止，电容C 放电的时间常数为：1221()W D R R R C τ=++，(III)RC 电路总的充放电时间常数12121(2)w D D R R R R C τττ=+=+++，2113ln(12)R T R τ=+2223ln(12R T R τ=+周期22121212133()()ln(12)(2)ln(12)w D D R R T T T R R R R C R R ττ=+=++=++++占空比22121111w D w D R R R T T R R R ++=++对于图8-2的方波信号发生器2123()2ln(12)F R T T T R C R =+=+3、三角波信号发生电路分析计算(图8-5)(I)幅度：同相端电位由U 01和U 02共同决定即：011022211()W W V U R U R R R +=++当V +>0，U 01=U Z ;当V +<0，U 01=-U Z ，U 01发生跳变的临界条件是V+=V-=0即：012021211()0m w W U R U R R R +=+其中负向峰值122W O m Z R U U R =−同理可求得输出电压得正向峰值为12W Z R U R (II)周期由于积分电路输出电压从负向峰值上升到正向峰值所需的时间是振荡周期的一半，即U 02在T/2时间内的变化量是2U 02m ，由积分电路的输入输出关系得：2022012T Zm W U dt U C R =∫―——―——>>02122244m W W W Z U R R C T R C U R ==三、预习思考1、正弦波发生电路(I)简述正弦波发生电路的振荡条件和主要组成部分并在图8-1的电路上标出主要组成部分名称。
答：正弦波发生电路振荡必须要同时满足起振条件||1AF >；幅度平衡条件||1AF =和相位平衡条件2(0,1,2...)A F n n ϕϕπ+=±=。
电路组成：基本放大电路、选频网络、反馈网络、稳幅环节。
(II)电路中的两个二极管是如何起到稳幅作用的，为什么要在二极管两端并联一个电阻。
答：利用二极管导通电阻的非线性可控制负反馈的强弱，从而控制放大器的电压放大倍数以达到稳幅的目的。
振荡刚建立时，振幅较小，流过二极管的电流也小，其正向电阻大，负反馈减弱，保证起振时振幅增大；但当振幅过大时，其正向电阻变小，负反馈加深，保证了振幅的稳定。
二极管两端并联电阻用于适当减小二极管的非线性影响，从而改善波形的失真。
(III)根据图8-1中各元件的参数，计算输出正弦波的频率。
是否R 1、R 2、C 1、C 2调到无穷小，输出信号频率就能无穷大，为什么。
（提示：从运放的转换速率和增益带宽积来考虑）答：输出正弦波的频率：111.5922100.01f K RC K uππ===××R 1、R 2、C 1、C 2调到无穷小，输出信号频率也不能无穷大。
因为运放的增益带宽积近似为一常数，频率增大增益将减小，将会不再满足电路的起振条件。
且因受运放的转换速率限制，当输出信号的频率过高时，运放来不及反应，输出波形会失真。
(IV)如果R W =18k ，二极管的正向导通压降为0.6V ，试估算输出正弦波的幅度和电路的最大可能输出频率，影响输出信号频率精度的主要因素有哪些。
答：已知，Rf=10K,Rw=18K,Vd=0.6V,根据0.61,3o f f w O V V V R R R V −−−==+,可得输出正弦波的峰值9O V V =.该电路的最大输出频率主要受运放转换速率的影响，计算可得00.58.84229R MAX S f K V ππ≤==×影响输出信号频率精度的主要因素有:RC 器件本身的精度，运放输入失调电压，失调电流和噪声的影响(V)如果图8-1中R W 调到最小值时输出波形是什么，如果调到最大值时输出波形又是什么（定性说明即可）。
答：R W 调到最小值时：输出波形将变为一条水平线，这是由于2FfR R <，放大器的增益小于3，不满足振荡的起振条件而停振。
R W 调到最大值时：放大器的增益过大，此时输出波形的幅值将会非常大，使二极管无法实现稳幅的作用，使放大电路进入非线性工作区。
输出波形的顶部和底部被削平了，波形将近似是一个方波。
(VI)简单总结一下在设计该振荡器时必须要考虑运算放大器的哪些参数。
答：在设计振荡器时必须要考虑运算放大器的转换速率和增益带宽积,电路的频率是由RC 决定的，元件R 的阻值与运放的输入，输出电阻应满足.为减小运放输入偏置电流的影响，应尽量满足R=RF//Rf 。
(VII)阅读课程网站上介绍频率计测量原理的相关资料。
2、方波和矩形波发生电路(I)简述矩形波发生电路的主要组成部分，并在图8-4中标出主要部分名称。
答：矩形波发生电路是在迟滞比较器的基础上加上一条由RC 充放电负反馈支路构成的，通过电位器Rw 来调节波形的占空比，输出幅度由双向稳压管来限幅。
(II)图8-2中R W 调到最小值时输出信号频率是多少，调到最大值时输出信号频率又是多少。
答：1222ln(1F R T R C R =+，R1=10kΩ，R2=10kΩ，C=0.1uF 当Rw 调到最大值时，110F R k =Ω输出信号频率最小，即min 41.37f Hz =；当Rw 调到最小值时，10F R k =Ω输出信号频率最大，即max 455.12f Hz =。
(III)稳压管为6V ，要求输出方波的前后沿的上升、下降时间不大于半个周期的10％，试估算图8-2电路的最大输出频率。
答：由6O Z V V V ±=±=±，要求上升时间10%2r T t =×由上升沿时间的定义可得：80%r t t =△由运放转换速率的定义得：0.5/OR V S V us t∆==∆所以，电路的最大输出频率max 2.6f kHz=(IV)如果两个稳压管中间有一个开路，定量画出输出波形图，如果两个稳压管中间有一个短路呢？答：如果稳压管中间有一个开路，输出波形仍是方波，只是幅度变了，此时输出的是运放的输出电压值，而非稳压管的电压了。
而且波形也没有加稳压管时好了，输出电压值不稳定。
输出信号受运放最大输出摆幅限制。
如果有一稳压管短路则输出波形将只有上面的或下面的一半。
(V)简单总结一下，在设计该振荡器时必须要考虑运算放大器的哪些参数。
答：转移速率、偏置电流和噪声等。
3、三角波发生电路(I)根据图8-5中的电路参数，计算该电路最大可能输出频率是多少，最大可能输出幅度为多少？答：根据参数，21220,20,10,22,6w w Z R K R K R K C nF V V =====由公式知该电路的最小可能输出频率为2min 12120 1.136********W W R K f KHZ T R R C K K nF===≈×××××三角波的最大可能输出峰值为122206620W o m Z R K VV V V R K×=×==四、实验内容1、正弦信号发生器（1）按图8—1所示电路装接电路，检查无误后接通电源，取±Vcc=±10V （2）测量（2）用示波器观察输出电压o v ，适当调整电位器Rw 使电路产生振荡，输出为稳定的最大不失真的正弦波幅度OMAX V 。
正弦波信号发生器的最大输出波形图不失真时：失真时：最大不失真输出为19.6V。
（3）验证平衡条件。
在输出波形最大、稳定且不失真的正弦波情况下，用交流电压表测量ov和v+的值，计算反馈系数vf。
()OMAXV v19.6V()V v+1.68V()oV v 6.18Vvovfv+=0.272（4）正弦波信号发生器的振荡频率测量测量方法振荡频率()o f KHz 数字示波器 1.5560李沙育图形法1.564信号源外测F05数字 1.5768EE1642模拟实验数据分析：李萨茹图形：理论值f0=1.59kHz ，实测结果与理论值相差不大。
（5）在R 1、R 2或C 1、C 2上并接同值电阻或电容，用示波器观察输出电压波形并测出相应频率，了解振荡频率调整方法。
理论计算：并接同值电阻后的of 、并接同值电容后的of 并接同值电阻'00'112 3.181222f f KHZR CR C ππ∴====⎛⎞⎜⎟⎝⎠并接同值电容后()'00'1117952222f f HZ RC R C ππ∴====测量:并接同值器件振荡频率of 电阻 3.06kHz 电容786Hz实验数据分析：（6）调整Rw ，观察振荡器停振，或波形振幅逐渐增大，直至波形失真的变化情况，并用交流电压表测量波形失真时的v +、v −电压值。
振荡输出波形失真图：振荡器停振和失真的测量：实验数据分析：振荡输出波形失真，说明运放工作在非线性区。
从表中数据可见V +，V −不再相等，虚短不成立。