波形转换电路的设计

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8波形的产生和转换电路

8波形的产生和转换电路

振荡条件 幅度平衡条件 相位平衡条件
AF 1
AF 1
AF = A+ F= 2n
(5-4)
起振条件和稳幅原理
振荡器在刚刚起振时,为了克服电路中的损耗,需要正反馈强一 些,即要求:
| A F |1
这称为起振条件。
. . 既然 | A F | 1 ,起振后就要产生增幅振荡,需要靠三
一、 LC并联谐振回路选频特性 1. 等效阻抗 一般有 R L 则
1 ( R jL) jC Z 1 R jL jC 1 当 0 LC
Z L C 1 ) C
等效损耗电阻
R j(L
时, 电路谐振。 0
1 LC
为谐振频率
L Q 谐振时 阻抗最大,且为纯阻性 Z 0 Q 0 L RC 0C 其中 Q 0 L 1 1 L 为品质因数 R 0 RC R C 同时有 I I Q I 即 I I I
(5-2)
8.1.1 概述
一、 产生正弦波的条件 传递函数
AVF sCR A( s ) 1 (3 - AVF ) sCR ( sCR )2

AVF A0 3 - AVF 1 0 RC
Q 1 3 AVF
图7.4.18二阶压控型BPF

A0 A( s ) 1 s
s Q 0 ( s )2
(5-28)
电感线圈L1和L2是一个线圈,2点是中间抽头。如果设 某个瞬间集电极电流减小,线圈上的瞬时极性如图所示。反 馈到发射极的极性对地为正,图中三极管是共基极接法,所 以使发射结的净输入减小,集电极电流减小,符合正反馈的 相位条件。
图a 共基
图b 共射

波形变换器的设计与测试实验注意事项

波形变换器的设计与测试实验注意事项

波形变换器的设计与测试实验注意事项波形变换器是一种用于将输入信号转换为特定波形的电路或设备。

在设计和测试波形变换器时,需要注意一些关键事项。

本文将以分层次、优美的排版方式分段分标题输出波形变换器的设计与测试实验注意事项。

一、设计注意事项1. 确定需求和规格在设计波形变换器之前,首先要明确需求和规格。

确定所需的输入信号类型(例如正弦波、方波或脉冲信号)、输出信号波形(例如三角波、锯齿波或方波)以及所需的频率范围和精度等。

这些规格将指导整个设计过程。

2. 选择合适的电路拓扑结构根据需求和规格,选择适合的电路拓扑结构。

常见的波形变换器电路包括运算放大器反相输入电阻法、积分运算放大器法、比较器法等。

根据具体应用场景,选择最合适的电路结构进行设计。

3. 选择合适的元件和参数根据选定的电路拓扑结构,选择合适的元件和参数。

选择适当的运算放大器类型、工作电压范围和增益带宽积。

还需选择合适的电容和电阻值以满足设计要求。

4. 进行电路仿真和优化在进行实际电路搭建之前,进行电路仿真和优化是非常重要的。

使用专业的电路仿真软件,验证设计的可行性,并通过调整元件参数来优化性能。

这将节省时间和成本,并确保最终设计符合规格要求。

5. 确定供电和接地方案波形变换器的供电和接地方案对整个系统的稳定性和性能至关重要。

合理布局供电线路,减小供电噪声对信号质量的影响。

采用适当的接地方式,如单点接地或分布式接地,以减少干扰和噪声。

6. 考虑温度和环境因素在设计波形变换器时,需要考虑温度和环境因素对系统性能的影响。

选择适合工作温度范围的元件,并采取必要的散热措施以确保系统在各种环境条件下都能正常工作。

二、测试实验注意事项1. 搭建合适的测试平台在进行波形变换器测试之前,需要搭建一个合适的测试平台。

确保测试设备和仪器的稳定性和准确性,以获得可靠的测试结果。

合理布置电源和接地线路,以减少干扰和噪声。

2. 测试输入信号质量在进行波形变换器测试时,首先要验证输入信号的质量。

波形产生与波形变换电路的设计与仿真

波形产生与波形变换电路的设计与仿真

践,理论与实践结合,可以使学生更好地理解相关理论知识,提升学生的基本技能,与此同时提高学生的创新能力,又为进一步将理论应用于实践提供了锻炼的机会。

实践教学手段包含专业课程相关的实验、实训以及课程设计等。

与单纯的理论授课相比较,实践实验教学环节更能激发学生的学习兴趣,提高学生的实践动手能力,尤其设计性的实践环节,更能提升学生运用理论基础知识进行相关课题的设计能力。

通常情况下,对于设计性实践内容,需要学生根据选题及设计要求,独立或分组完成相应的方案设计,交给指导老师审阅,之后进行硬件组装调试,从而整体完成对电子电路的工程实践操作。

在传统的设计过程中,学生首先要查阅相关资料,结合设计要求确定合理的整体框架,然后设计电路,选择合适的元件进行电路组装调试。

通常,这种传统的设计方式需要花费学生包括指导教师大量的时间,耗时耗力,并且在电路设计调试结果出不来的情况下,很难更改电路,以至于很难顺利完成相应内容设计。

随着电子计算机技术的不断发展,与此同时出现了很多电路设计相关的EDA仿真软件,在电路设计中起到了很大的作用,使学生的电路设计能力以及设计水平在很大程度上得到了提高和改善。

Multisim仿真软件就是一款比较有效且简单易学的电路设计仿真软件。

Multisim仿真软件主要是在计算机上实现电子电路功能的设计以及性能分析,使学生设计的电路只需模拟调试成功即可组装电路,既节约了设计时间,又可避免在这一设计过程中采用传统方式可能带来的元件损耗,这是对传统实践教学方法的充实与改进,它使设计的方法和手段现代化[1]。

利用Multisim仿真软件这款电路设计与仿真的EDA软件,使实践教学环节更加丰富有趣,学生根据虚拟仪器仪表的测试等,合理设计自己的内容,对于进一步提高实践教学当今社会,随着电子技术的飞速发展,基本已经不存在纯手工设计电子产品。

对于现代化的电子产品设计的过程,首要的工作是确定产品要实现的功能,接着对电路原理图进行设计、进行PCB 版图设计、结合程序设计等步骤,这些设计工作都是在计算机上得以实现。

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。

(整理)波形转换电路的设计

(整理)波形转换电路的设计

学号:课程设计题目波形转换电路的设计学院理学院专业电子信息科学与技术班级姓名指导教师2012 年 1 月23 日课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信科xxx班指导老师:工作单位:武汉理工大学理学院题目:波形转换电路的设计初始条件:直流稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具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、技术要求:设计一种波形转换电路,要求产生频率可调的方波,并且能够实现方波转换为三角波。

测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图,以及输出电压值。

2、主要任务:(一)设计方案(1)按照技术要求,提出自己的设计方案(多种)并进行比较;(2)以集成电路运算放大器LF353为主,设计一种波形转换电路(实现方案);(3)依据设计方案,进行预答辩;(二)实现方案(4)根据设计的实现方案,画出电路图;(5)查阅资料,确定所需各元器件型号和参数;(6)在面包板上组装电路;(7)自拟调整测试方法,并调试电路使其达到设计指标要求;(8)撰写设计说明书,进行答辩。

3、撰写课程设计说明书:封面:题目,学院,专业,班级,姓名,学号,指导教师,日期任务书目录(自动生成)正文:1、技术指标;2、设计方案及其比较;3、实现方案;4、调试过程及结论;5、心得体会;6、参考文献成绩评定表时间安排:课程设计时间:20周-21周20周:明确任务,查阅资料,提出不同的设计方案(包括实现方案)并答辩;21周:按照实现方案进行电路布线并调试通过;撰写课程设计说明书。

指导教师签名:年月日系主任(或负责老师)签名:年月日波形转换电路的设计1 技术指标设计一种波形转换电路,要求产生频率可调的方波,并且能够实现方波转换为三角波。

测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图,以及输出电压值。

2 设计方案及其比较2.1 方案一先设计一RC 正弦波振荡器产生一频率可调的正弦波,再用过零比较器将其转换为方波,最后用积分器将方波转换为三角波,整个电路由三部分组成。

方波信号转正弦波信号的电路设计

方波信号转正弦波信号的电路设计

方波信号转正弦波信号的电路设计摘要:提出一种将单片机产生的方波信号转换成正弦波信号的方法。

对产生的方波信号先采用电路积分,再通过低通滤波的方法可实现需要的正弦波信号,其中信号的频率、幅度等参数由软件调节。

相关的试验结果证实该设计与理论比较相符。

该设计产生的信号频率较低,在某些实际的电路调试中可以作为信号发生器使用,也可以作为某些探头的信号激励源。

关键词:单片机;方波信号;正弦波;信号源在很多实际的电路应用中,正弦波信号并不能直接由单片机产生,因此常常需要将单片机输出的方波信号转换成正弦波信号,比如在石油行业的生产测井仪器中,有时为了作为激励源,所需的频率较低,并且波形为正弦波,因此常规的方波信号并不能满足实际的需要,且所需的频率有时是比较低的。

本文以生产测井仪器中电阻率仪为背景,通过波形变换以及移相电路和AD采样,检测生产井中的含水率大小,但是需要说明的是如果在含水率大于30%的情况下,该方法并不适用了。

另外,由于激励源的频率较低,因此在RC移相电路中移相角度也会相对比较明显。

1基本原理将方波信号转换成正弦波信号分两步:通过积分电路将方波转换成三角波,再将三角波信号通过低通滤波器转换成正弦波。

图1所示是使用运算放大器LM324组成的方波转换成三角波线路[1]。

图中电阻和电容的匹配构成积分电路,输入一个方波信号,输出就可得到一个三角波,设方波振幅为5 V,周期为13ms(即频率为77 Hz),脉冲占空比为50%的信号,输出就得到峰值为2.5 V的三角波。

仿真产生的三角波波形图如图2所示。

根据积分运算电路的有关理论,当给定一个方波信号时,通过求解某段时间内的积分值,所得的输出电压为:(1)R、C分别为输入电阻和积分电容。

从而可得输出的三角波的峰值大小。

将三角波转换成正弦波常用的手段有滤波法和折线法,滤波法也称幂级数展开法。

滤波法适用性比较强,可以适用于任何频率,而使用折线法适用的频率有一定的局限性。

方波产生和波形变换电路

方波产生和波形变换电路

XXXXXXXX学院课程设计说明书课程名称:电力电子技术设计题目:方波产生和波形变换电路班级:XXXXXXXXXXXXXXX姓名:XXXX学号:XXXXXXXXXXX指导老师:XXXX设计时间:XXXXXXXXXXXXX摘要波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。

随着科技的进步,社会的发展,单一的波形发生器已经不能满足人们的需求,而我们设计的正是多种波形发生器。

本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法,了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点,进一步掌握波形参数的测试方法。

制作这种低函数信号发生器成本较低,适合学生学习电子技术测量使用。

制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ,10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。

其中比较器与积分电路和反馈网络(含有电容元器件)组成振荡器,其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波,电容的充,放电时间决定了三角波的频率。

最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。

电压比较器实现方波的输出,又连接积分器得到三角波,并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波,得到想要的信号。

NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。

本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。

关键字:波形、比较器、积分器、MultisimAbstractWaveform generator is widely used in universities and scientific research. With the progress of science and technology, the development of the society, a single waveform generator has can't satisfy people's needs, and our design is a variety of waveform generator. This design introduces the integrated operational amplifier composed of square wave -- -- -- -- -- the design method of the triangle wave, sine wave function generator, understand the multi-function integrated circuit functions and characteristics of function signal generator, further grasp the waveform parameter test methods. To make this kind of function signal generator with low cost, suitable for students learning electronic technology measure. Need only when making individual external components can produce from 1-10 hz, 10-100 hz low distortion of sine wave, triangular wave and square wave pulse signal. The output waveform frequency and duty ratio can also be controlled by current or resistance. The comparator and integral circuit and the feedback network (containing the capacitance component) oscillator, the comparator of square wave by integrating circuit transformation becomes a triangle wave, capacitance charging, discharge time determines the frequency of the triangular wave. Finally using the nonlinear characteristics of the differential amplifier transmission characteristic curve of converting triangular wave into sine wave.Voltage comparator for the square wave output, and connect the integrator by triangle wave, and see the sine wave by triangle wave, sine wave conversion circuit, achieve the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and functional simulation, can quickly, easily and effectively carried out on the circuit design and verification. This design is to use Multisim software to draw and carry on the simulation of circuit diagram.Key words: waveform, comparator, integrator, Multisim目录一、设计目的及要求 (4)1.1设计目的 (4)1..2设计内容与要求 (4)二、函数发生器的组成 (4)2.1原理框图 (4)2.2原理分析 (5)三、系统中各模块设计 (5)3.1 方波-三角波 (5)3.2三角波-正弦波转换电路 (8)3.3总电路图 (10)四、OPA2541的功能介绍 (10)五、结果分析 (11)六、课程设计中的收获和体会 (11)参考文献 (12)附录 (13)方波产生和波形变换电路一、设计目的及要求1.1设计目的1.了解集成运放电路的组成和使用;2.了解集成运放几种典型应用电路的工作原理;3.掌握利用运算放大器设计方波产生电路、波形变换电路和调试的方法。

三角波转正弦波电路

三角波转正弦波电路

三角波转正弦波电路在电子领域中,波形转换是一个常见的问题。

在这篇文章中,我们将探讨一种将三角波转换为正弦波的电路。

让我们了解一下什么是三角波和正弦波。

三角波是一种具有连续的上升和下降斜率的波形,它的波峰和波谷之间形成了一个尖锐的角度。

正弦波则是一种平滑连续的波形,它的波峰和波谷之间形成了一个圆滑的曲线。

要将三角波转换为正弦波,我们需要使用一种特殊的电路,称为三角波转正弦波电路。

这个电路的核心部分是一个运算放大器和一些电阻、电容元件。

让我们来看看运算放大器。

运算放大器是一种电子元件,具有高增益和高输入阻抗的特性。

它可以将输入信号放大到一个较高的幅度,并输出一个与输入信号成比例的输出信号。

在三角波转正弦波电路中,运算放大器被用来放大和转换输入信号。

接下来,我们需要一些电阻和电容元件来构建一个RC网络。

这个网络的作用是将三角波的频率和幅度转换为正弦波的频率和幅度。

通过调整电阻和电容的数值,我们可以控制输出正弦波的频率和幅度。

在电路中,输入信号通过一个电阻接入运算放大器的非反馈输入端。

然后,通过另一个电阻和电容连接到运算放大器的反馈输入端。

当输入信号改变时,通过电阻和电容的组合,信号被滤波和相位延迟,从而产生一个与原始输入信号相位和幅度相匹配的正弦波输出信号。

总的来说,三角波转正弦波电路利用运算放大器和RC网络来将输入的三角波转换为输出的正弦波。

通过调整电阻和电容的数值,我们可以控制输出正弦波的频率和幅度,从而实现波形的转换。

尽管三角波转正弦波电路在理论上是可行的,但在实际应用中还需要考虑一些问题。

首先,电路的精度和稳定性可能会受到元件参数的影响。

其次,电路的复杂性可能会导致设计和调试的困难。

因此,在实际应用中,我们需要根据具体的需求和限制来选择合适的电路方案。

总结一下,三角波转正弦波电路是一种将三角波转换为正弦波的电路。

它利用运算放大器和RC网络来实现输入信号到输出信号的转换。

通过调整电阻和电容的数值,我们可以控制输出正弦波的频率和幅度。

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课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信科xxx班指导老师:工作单位:武汉理工大学理学院题目:波形转换电路的设计初始条件:直流稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具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、技术要求:设计一种波形转换电路,要求产生频率可调的方波,并且能够实现方波转换为三角波。

测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图,以及输出电压值。

2、主要任务:(一)设计方案(1)按照技术要求,提出自己的设计方案(多种)并进行比较;(2)以集成电路运算放大器LF353为主,设计一种波形转换电路(实现方案);(3)依据设计方案,进行预答辩;(二)实现方案(4)根据设计的实现方案,画出电路图;(5)查阅资料,确定所需各元器件型号和参数;(6)在面包板上组装电路;(7)自拟调整测试方法,并调试电路使其达到设计指标要求;(8)撰写设计说明书,进行答辩。

3、撰写课程设计说明书:封面:题目,学院,专业,班级,姓名,学号,指导教师,日期任务书目录(自动生成)正文:1、技术指标;2、设计方案及其比较;3、实现方案;4、调试过程及结论;5、心得体会;6、参考文献成绩评定表时间安排:课程设计时间:20周-21周20周:明确任务,查阅资料,提出不同的设计方案(包括实现方案)并答辩;21周:按照实现方案进行电路布线并调试通过;撰写课程设计说明书。

指导教师签名:年月日系主任(或负责老师)签名:年月日目录1 技术指标 (1)2 设计方案及其比较 (1)2.1 方案一 (1)2.1.1 设计RC文式桥振荡器 (2)2.1.2 设计过零比较器 (3)2.2 方案二 (4)2.3 方案比较 (5)3 实现方案 (5)3.1 实验原理图 (5)3.2 工作原理 (6)3.2.1 设计方波发生器 (6)3.2.2 设计积分器 (7)3.3 各元器件功能 (9)3.4 测试线路布线图 (9)4 调试过程及结论 (10)4.1 调试过程 (10)4.2 结论 (10)5 实验心得 (11)6 参考文献 (12)波形转换电路的设计1 技术指标。

设计一种波形转换电路,要求产生频率可调的方波,并且能够实现方波转换为三角波。

测试并记录下不同频率下方波和三角波的波形图,以及输出频率。

2 设计方案及其比较。

2.1 方案一先利用RC文式桥振荡器产生正弦波,再利用过零比较器把正弦波转化为方波,最后利用积分器把方波转化为三角波。

其仿真图如图1。

图1 正弦波法电路运行仿真输出波形如图2所示:图2 正弦波发输出波形2.1.1 设计RC 文式桥振荡器RC 文式桥振荡电路如图3所示,RC 串并联网络是选频网络,同时兼有正反馈网络功能,另外增加了R 3和R 2负反馈网络。

由于f=f 0= 时,F Vmax =;为满足振幅平衡条件=1,所以如图3所示,加入R 3和R 4支路,构成电压串联负反馈。

F =1+=3 (1)图3 RC文式桥振荡器运行仿真输出波形如图4所示:图4 RC文式桥振荡器输出波形2.1.2 设计过零比较器图5所示为实用的过零比较器波形转换电路,图中R1为限流电阻,防止v i过大时损坏运算放大器;D1和D2位输入保护二极管,限制输入电阻幅度不变。

输出回路R2为限流电阻,D3和D4构成双向稳压二极管,完成输出电压双向限幅,使得输出电压的幅度限制为Z。

当输入为正弦波信号时,经过零比较器波形变换,输出为方波信号,电压幅度为正负电源电压;输出为方波,但电压幅度为Z。

图5过零比较器电路电路运行仿真输出波形如图6所示:图6过零比较器输出波形2.2 方案二利用振荡电路同时产生方波和三角波,其仿真图如图7。

方波转化为三角波电路图如图7所示为具有三角波和矩形波输出的振荡电路。

该电路由密勒积分器U1B和斯密特触发器U1A构成,可以产生三角波和矩形波输出。

振荡频率由密勒积分器的时间常数R1C1和触发器的滞后电压Vcc(R V1+R V2)/( R V1+R V2+R1)确定,其中为Vcc电源电压。

调节电阻R1可以改变振荡频率,而调节电阻R V2既可以改变三角波的输出幅度,也可以改变振荡频率。

U1B输出三角波,U1A输出矩形波,它们之间相位差为90度。

图7 自激振荡法电路2.3 方案比较方案一较为复杂,主要有三个部分组成,即RC文式桥振荡器、过零比较器和积分器,其中频率可调实现起来,要同时调两个滑动变阻器的电阻,实用性不强,仿真图比较繁琐。

方案二利用自激振荡直接产生方波和三角波,仿真图最简单,而且有两个滑动变阻器分别调节输出波形的幅度和频率。

3 实现方案3.1 实验原理图先利用方波发生器产生方波,再利用积分器把方波转化为三角波。

其仿真图如图8所示:图8 方波发生器法电路运行仿真输出波形如图9所示:图9 方波发生器法输出波形3.2 工作原理先利用方波发生器产生方波,再利用积分器把方波转化为三角波。

3.2.1 设计方波发生器方波发生器利用施密特触发器,再增加少量电阻、电容元件,如图10所示,R和C组成的积分反馈电路。

该发生器具有负反馈和正反馈,其中电路的正反馈系数为F= (2)v P=v O (3)在接通电源的瞬间,输出电压究竟是处于正向饱和或是负向饱和,这是随机的。

假设初始输出电压为负向饱和,即v o=V OL,则加到运算放大器同向输入端的电压为v P=V OL,而加于反向端的电压由于电容器C上的电压v c不能突变,只能由输出电压v o通过负反馈电阻R按指数规律向C充电来建立,显然v c当v c愈来愈负,直到比FV OL还要小(更负)时,输出电压立即从负饱和值V OL 迅速翻转到正饱和值V OH。

这时加到运算放大器同向输入端的电压v P=v OH,而加于反向端的输入电压由于电容器v c不能突变,只能由输出V OH对电容反向充电V C。

当v c愈来愈正,直到比FV OH还大(更正)时,输出电压立即从正的饱和值V OH翻转到负饱和值V OL。

如此循环下去,形成方波输出,如图11所示。

根据一阶RC电路的三要素法有周期和频率计算如下T=T1+T2=2RCln(4)图10 迟滞比较器构成的方波发生器运行仿真输出波形如图11所示:图11 方波发生器输出波形3.2.2 设计积分器电路如图所示,用电容C代替反馈电阻,利用“虚短”和“虚断”两条法则求v o v i的关系,有v N=v P=0(虚地) (5)i C=C=c=-c (6)由节点电流法可知I R=i C (7)=-c (8)v o=-dt (9)式(9)表明,v o v i积分关系,负号表示输入和输出信号相位相反。

当v i为定值时,电容将恒流充电,输出电压为v=-t(10)可见v0与t呈线性关系,该电路可作为示波器的扫描电路,也可实现双积分转换器。

双积分转换器是一种常用的高精度的转换器,其中R2为平衡电阻,以使运算放大器的输入级差动放大器平衡对称,提高运算精度,R2=R||。

若积分器输入矩形波,其输出波形如图12所示。

图12 积分器电路运行仿真输出波形如图13所示。

图13 积分器输出波形3.3 各元器件功能R V1与C1共同构成一节RC选频网络,选出合适的方波,通过调节R V1的阻值,调节输出方波从而控制输出三角波的频率。

R1与R2组成负反馈,控制输出方波的频率。

输出波形的周期:2RClnR3与C2共同组成负反馈,构成积分器。

LF353其引脚主要功能如下:1运放A输出端;2运放A负输入端;3运放A正输入端;4 负电源电压;5 运放B正输入端;6运放B负输入端;7运放B输出端;8正电源电压。

LF353的总体电路设计还是比较简洁的,此类拓扑在目前的功率运算放大器设计中是主流:输入放大级是由两只P沟道JFET组成的共源极差分电路,并且镜像恒流源做负载来提高增益;在输入差分放大级和主电压放大级之间是一个由射极跟随器构成的电流放大级,用来提高主电压放大级的输入阻抗和共源极差分电路的负载增益;主电压放大级是一个简单的单级共射极放大电路,为了保证放大器的稳定性,在主电压放大级的输出端到输入差分放大级的输出端加入了一个电容补偿网络,跟补偿电容并联的二极管保证单级共射极放大电路构成的主电压放大级不进入饱和状态工作;输出电流放大级是NPN和PNP构成的互补射极跟随器,两个100Ω的电阻用来稳定输出电流放大级的静态电流,200Ω的电阻用来限制输出短路电流。

性能参数:双列直插8角封装。

电源电压。

开环电压增益110db。

偏置电流50p。

转换速率13V。

输出电压3.4 测试线路布线图测试线路布线图如图14所示。

图14布线图4 调试过程及结论4.1 调试过程先固定两个LF353,再从地开始接线。

参照仿真图从左向右依次连接元器件,元器件选择要合适。

注意接地线要连接准确,LF353的4和8管脚要分别接直流电源。

调试时,先把直流电源的两个电源的正负极相连作为地,以便输出的直流电压。

把两个LF353的4和8管脚分别对应连接在一起。

然后与直流电源的正负极连接起来。

把三个地连接到一起与直流电源的地相连。

用万用表检测LF353的4和8管脚的电压,并检测电路中其他元器件间是否导通。

再把示波器的正极分别与输出波形的输出端相连,负极接地。

按auto,观察输出的波形,调节滑动变阻器的阻值,使输出波形的频率便于计算。

断开电源,测量R V1的阻值,并记录实验数据,记录在表一中,输出波形如图15所示。

输出频率计算值:f= (11)理论表一R阻值和输出波形频率v1R v1f实际f理论1 2.04 2.50 2.452 4.06 1.25 1.233 6.030.8330.829图15 布线输出波形4.2 结论观察输出图形和上表数据计算实验误差可以看出,在误差允许的范围内,该实验数据正确,线路布线图正确,产生了频率可调的方波,并且能够实现方波转换为三角波。

5 实验心得这是第一次做课程设计,开始心情比较激动,想着自己能够设计一些东西,把所学应用于实际,格外兴奋。

预答辩前,老师要求3种方案,一直苦思冥想,在参考书上查阅类似的知识,花了很久,勉强弄出两种方案,原因是忽视老师所说的至少一种方案要用到LF353,我所设想的方案全部是以LF353为基础的。

最后不得已在网上找了一种方案,通过选频网络,自激振荡产生方波和三角波。

给我的启示:一定要紧扣字眼,老师说的每一句话必有其用意,认真对待每一件事,那怕是一件很小的事。

凡事预则立,不预则废。

预习必不可少,好好预习更加重要。

这个实验完全靠自己来完成,考验我们的自学能力,我们在做实验之前要做一系列准备工作,准备工作做得充分,实验才会顺利,在布线时,在网上查了LF353的一些参数,也知道LF353是双运放,但是没有理解双运放的本质,在布线时,凭着主观臆断布线,结果调试时,怎么也出现不了波形。

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