设计制作一个产生正弦波—方波—三角波函数转换器

模拟电路课程设计报告设计课题:设计制作一个产生正弦波—方波—三角波函数

转换器

专业班级：电信本

学生姓名：

学号：46

指导教师：

设计时间： 01/05

设计制作一个产生正弦波－方波－锯齿波函数转换器

一、设计任务与要求

1、?输出波形频率范围为~20kHz且连续可调；

2、?正弦波幅值为±2V；

3、?方波幅值为2V；

4、?三角波峰-峰值为2V，占空比可调；

5、?分别用三个发光二极管显示三种波形输出；??

6、用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

二、方案设计与论证

设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波、方波、三角波。正弦波可以通过RC 桥式正弦波振荡电路产生。正弦波通过滞回比较器可以转换成方波，方波通过一个积分电路可以转换成三角波，只要调节三角波的占空比就可以得到锯齿波。各个芯片的电源可用直流电源提供。

方案一

1、直流电源部分

电路图如图1所示

图1 直流电源

2、波形产生部分

方案一： LC 正弦波振荡电路与RC 桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相似的，只是选

频网络采用LC 电路。在LC 振荡电路中，当f=f 0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其

余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。

方案二

1、 直流电源部分同上

2、电路图如图2所示

正、反积分时间

常数可调的积分

电路 滞回比较器 LC 正弦波振荡

电路

图2 正弦波—方波—三角波函数转换电路

方案论证

LC正弦波振荡电路特别是方案一所采取的电感反馈式振荡电路中N1与N2之间耦合紧密，振幅大；当C采用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，最高频率可达几十兆赫兹。由于反馈电压取自电感，对高频信号具有较大的电抗，输出电压波形中常含有高次谐波。因此，电感反馈式振荡电路常用在对波形要求不高的设备之中，如高频加热器、接受机的本机振荡电路等。另外由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路，必要时还应采用共基电路。因此对于器材的选择及焊接的要求提高了。

相反，RC正弦波振荡电路的振荡频率较低，一般在1MHz以下，它是以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小等优点，因此获得相当广泛的应用。另外对于器材的要求也不高，都是写常见的的集成块、电容、电位器等。在布局方面，简单，清晰！

综合对比两种方案，我选择第二种方案。

三、单元电路设计与参数计算

1、直流电源

（1）、整流电路

设变压器副边电压U2=wt

U sin

2

2, U

2

为其有效值。

则：输出电压的平均值

输出电流的平均值

I O(AV)=R L

脉动系数 S=)

(1AV O M O U U = 2/3= 二极管的选择

最大镇流电流I F >L

R U π22 最高反向工作电压 U RM >22U

（2）、滤波电路

U O(AV)=2U 2(1-T/4R L C)

当R L C=(3~5)T/2时，U O(AV) =

脉动系数为

S=T

C R T L -4 滤波后的电压： （3）、稳压电路

在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电)41(22U U U 2Omin Omax AV O C R T U L -=＋＝）

（

阻R上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。限流电阻R是必不可少的元件，它既限制稳压管中的电流使其正常工作，又与稳压管相配合以达到稳压的目的。一般情况下，在电路中如果有稳压管存在，就必然有与之匹配的限流电阻。

1)稳压电路输入电压U

I

的选择：

根据经验，一般选取U

I =(2~3)U

O

U

I

确定后，就可以根据此值选择整流滤波电路的元件参数。

2)稳压管的选择：

U

Z =U

O

;

I

Zmax -I

Zmin

>I

Lmax

-I

Lmin

;

稳压管最大稳定电流 I

ZM >=I

Lmax

+I

Lmin

3）限流电阻R的选择：

通过查手册可知：I

ZMIN <=I

DZ

<=I

ZMAX

;

计算可知:

max

R=（U Imin-U Z)/(I Z+I Lmax）

R

min =(U

Imax

-U

Z

)/(I

ZM

+I

Lmin

)

其中变压器用 220V~15V规格的选的三端稳压器为：LM7812、LM7912，整流用的二极管可用1N4007 ，电解电容用3300uf C7与C8可用220Uf电容C3与C3可用 C5与C6可用，发光二极管上的R用 1KΩ。

2、波形转换部分