三角波发生电路设计之欧阳光明创编
方波 三角波波形发生器的设计之欧阳歌谷创作
西安文理学院物理与机械电子工程学院欧阳歌谷（2021.02.01）课程设计报告专业班级课程电子技术课程设计题目方波三角波波形发生器的设计学号学生姓名指导教师2013年12西安文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生姓名专业班级学号指导教师职称教研室自动化课程电子技术课程设计题目方波、三角波波形发生器的设计任务与要求任务：设计能产生方波、三角波波形信号输出的波形发生器。
1．输出的各种波形工作频率范围0.02Hz～10k Hz连续可调；2．方波幅值10V；3．三角波峰-峰值20V；各种输出波形幅值均连续可调；4．设计电路所需的直流电源。
要求：1.根据设计任务和指标，初选电路；2.通过调查研究、设计计算，确定电路方案。
开始日期 2013.12.13 完成日期 2013.12.272013年 12 月 27 日目录设计目的 (4)设计任务和要求 (4)总体设计方案 (5)功能模块设计与分析 (10)电路的安装与调试 (14)实验仪器及元器件清单 (14)心得体会 (16)一、设计目的1.掌握方波—三角波产生电路的设计方法及工作原理；2.掌握电子系统的一般设计方法；3.掌握常用原件的识别和测试；4.掌握模拟电路的安装测量与调试的基本技能；5.培养实事求是，严谨的工作态度和严肃的工作作风。
二、设计任务和要求任务：设计能产生方波、三角波波形信号输出的波形发生器。
1.方波幅值10V；2.输出的各种波形工作频率范围0.02Hz~10k Hz连续可调；3.三角波峰-峰值20；各种输出波形幅值均连续可调；4.设计电路所需的直流电源。
要求：1.根据设计任务和指标，初选电路；2.通过调查研究、设计计算，确定电路方案。
三．总体设计方案方案一，框图如下图1所示：图1 多种波形发生器原理框图（方案一）文氏桥振荡器（RC串-并联正弦振荡器）产生正弦波输出，其主要特点是采用RC串-并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率为f0=1/(2RC)，改变RC的值，可得到不同频率的正弦信号输出。
正弦波—方波—三角波函数发生器设计报告之欧阳德创编
模拟电子技术——课程设计报告题目：函数波形发生器专业：应用电子技术班级：应用电子技术（五）班学号： 0906020129姓名：刘洪小组成员：刘洪阙章明日期：2010-6-24目录（信号发生器）1 函数发生器的总方案及原理框图 (1)1.1电路设计原理框图 (1)1.2 电路设计方案设计 (1)2设计的目的及任务 (2)2.1 课程设计的目的 (2)2.2 课程设计的任务 (2)2.3课程设计的要求及技术指标 (2)3 各部分电路设计 (3)3.1总电路图 (3)3.2正弦波产生电路的工作原理、仿真及结果 (3)3.3 正弦波－方波发生电路的工作原理、仿真及结果 (4)3.4方波－三角波转换电路的工作原理、仿真及结果 (5)3.5电路的参数选择及计算 (5)4 电路的安装与调试 (7)4.1 正弦波发生电路的安装与调试 (7)4.2方波－三角波的安装与调试 (7)4.3总电路的安装与调试 (7)5 电路的实测结果 (8)5.1 正弦波发生电路的实测结果 (8)5.2正弦波－方波转换电路的实测结果 (8)5.3 方波－三角波转换电路的实测结果 (8)5.4 实测电路波形、误差分析及改进方法 (8)5.5 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (8)6 实验总结 (9)7 仪器元件明细清单 (9)8 参考文献 (9)1函数发生器的总方案及原理框图1.1电路设计原理框图正弦波振荡器过零电压比较器积分器图1.1 函数发生器原理框图1.2电路设计方案设计函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片机函数发生器模块8038、集成运放管ua741）。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用集成运算放大器与比较器、积分器共同租成的正弦波——方波——三角波函数发生器的设计方法。
正弦波方波三角波发生电路设计
正弦波方波三角波发生电路设计正弦波、方波、三角波是最基本且常见的三种波形，它们在电路设计和信号处理中都扮演着重要的角色。
本文将分别介绍正弦波、方波、三角波的定义和性质，以及各自的发生电路设计。
一、正弦波正弦波又称余弦波，是一种连续的周期波形。
它在医学、物理、工程等领域都有广泛的应用，例如在音频信号、交流电电压、电子设备测试等方面。
正弦波的特点是相邻点之间的函数值呈恒定的周期波动，可以表达为如下形式：s(t) = A*sin(ωt + φ)其中，A是振幅，ϖ是角频率，t是时间，φ是初始位相。
正弦波的发生电路通常采用谐振电路，它的原理是在一个由电感L和电容C构成的电路中，电容C和电感L之间的能量不断地在两者之间转换，从而形成一种振荡现象。
二、方波方波是一种以矩形波形为特点的电压或电流信号。
它的主要特点是周期性变化的幅度在等时刻内有两个值，从而形成了一种方形波形。
方波在数字电路设计、计算机科学等领域中广泛应用。
正如所提到的，方波的每个周期平均而言都是0，并且其平均值为周期内所有0和1的幅度之和的平均值。
方波可以由许多方法生成，其中一个常见的方法是使用555定时器。
三、三角波三角波是一种以三角形形状为特征的波形。
它在音频合成、信号处理、电力电子、仪器仪表等方面有广泛的应用。
三角波的每个周期都包含三种状态，即负斜率、零斜率和正斜率，从而创建了像三角形一样的外观。
三角波的发生电路是使用一个以放大器为基础的单元，该单元包含一个与反馈电容相连接的积分器。
作为输入的脉冲波被转换为三角波，而反馈电容C使输出波形的斜率恒定。
可以通过调整计时常数、放大器增益和电容C的大小来调整三角波的频率和振幅。
高精度三角波发生电路设计及仿真分析
高精度三角波发生电路设计及仿真分析1. 引言三角波发生电路广泛应用于信号发生器、频率比较器和功率变换等领域。
本文旨在设计一种高精度的三角波发生电路，并通过仿真分析验证其性能。
2. 设计原理三角波发生电路一般采用积分器和比较器的组合。
其中，积分器用于生成一个随时间线性增加或减小的电压波形，比较器则用于将积分结果与参考电压进行比较，从而产生三角波。
设计一个高精度的三角波发生电路需要考虑以下因素：2.1 选取合适的积分器电路常用的积分器电路有反馈电容式和电压控制电压源（VCCS）等。
反馈电容式积分器简单可靠，但存在漂移和温度敏感性较大的问题。
相比之下，VCCS积分器对漂移和温度的依赖性较小，但在设计和布线上较为复杂。
根据需求选择适合的积分器电路。
2.2 参考电压源的选择参考电压源用于比较器的输入，一般为一个稳定的直流电压。
可选用电阻分压电路、稳压二极管或精度较高的运放电路作为参考电压源。
选取合适的参考电压源可以有效提高发生波形的精度。
2.3 比较器设计比较器用于将积分器输出的波形与参考电压进行比较。
常用的比较器电路有固定阈值比较器、比较器芯片等。
为提高精度，可采用电路补偿技术，并根据需求选择高性能的比较器芯片。
3. 电路图设计基于上述设计原理，我们可以绘制如下的高精度三角波发生电路图：（电路图请自行设计，这里仅提供设计思路）4. 仿真分析使用电子仿真软件对所设计的高精度三角波发生电路进行仿真分析，可以验证其性能和精度。
4.1 建立仿真模型将所设计的电路图导入仿真软件，并设置合适的参数和工作条件。
注意考虑元件的非理想性，如电容的等效串并联电阻、比较器的漂移等。
4.2 验证性能指标根据设计要求，设置仿真测量点并记录三角波的频率、峰峰值、上升时间、下降时间、线性度等指标。
4.3 分析结果根据仿真结果分析电路的性能，如精度、稳定性、非线性失真等。
如有需要，可以对某些参数进行调整和优化，再次进行仿真分析，直至满足设计要求。
波形产生电路实验报告之欧阳法创编
波形产生电路实验报告时间：2021.03.09 创作：欧阳法一、实验目的1. 通过实验掌握由集成运放构成的正弦波振荡电路的原理与设计方法；2. 通过实验掌握由集成运放构成的方波（矩形波）和三角波（锯齿波）振荡电路的原理与设计方法。
二、实验内容1. 正弦振荡电路实验电路图如下图所示，电源电压为。
（1）缓慢调节电位器，观察电路输出波形的变化，解释所观察到的现象。
（2）仔细调节电位器，使电路输出较好的正弦波形，测出振荡频率和幅度以及相对应的之值，分析电路的振荡条件。
（3）将两个二极管断开，观察输出波形有什么变化。
2. 多谐振荡电路（1）按图2 安装实验电路（电源电压为±12V）。
观测、波形的幅度、周期（频率）以及的上升时间和下降时间等参数。
（2）对电路略加修改，使之变成矩形波和锯齿波振荡电路，即为矩形波，为锯齿波。
要求锯齿波的逆程（电压下降段）时间大约是正程（电压上升段）时间的 20％ 左右。
观测、的波形，记录它们的幅度、周期（频率）等参数。
3. 设计电路测量滞回比较器的电压传输特性。
三、预习计算与仿真 1. 预习计算（1）正弦振荡电路由正反馈的反馈系数为：由此可得RC 串并联选频网络的幅频特性与相频特性分别为易知当RC10==ωω时，•fV 和•o V 同相，满足自激振荡的相位条件。
若此时f3v A >，则可以满足f 1v A F >，电路起振，振荡频率为000111994.7Hz 1.005ms 2216k 10nF f T RC f ππ=====⨯Ω⨯，。
若要满足自激振荡，需要满足f vA F在起振前略大于1，而max 1 3F=，令f3vA=，即满足条件的Rw应略大于10kΩ。
（2）多谐振荡电路对电路的滞回部分，输出电压，当时，可以得到。
由，所以得到：。
2. 仿真分析（1）正弦振荡电路仿真电路图：仿真得到的测量数据总结如下（具体见仿真报告）：（1）为0时，无波形产生（2）调节恰好起振时频率峰值/V 仿真值10.15 987.17 1.555 （3）调节使输出电压幅值最大频率峰值/V 仿真值17.81 987.17 10.388 （2）多谐振荡电路仿真电路图：得到的数据整理如下：幅度/V周期/us上升时间/us下降时间/us幅度/V周期/us仿真值6.535 409.09 208.33 204.55 2.907 420.46 （3）矩形波和锯齿波发生电路仿真电路图：仿真结果整理如下：幅度/V周期/ms上升时间/ms下降时间/ms幅度/V周期/ms 仿真值6.539 1.600 1.335 0.265 2.804 1.600 （4）滞回比较器电压传输特性的测量仿真电路图：仿真结果整理如下：仿真值-2.197 2.197 -6.540 6.540四、实验数据记录与处理1. 正弦振荡电路（1）为0时，无波形产生（2）调节恰好起振时频率峰值/V 理论值10.0 994.7 ———仿真值10.15 987.17 1.555实验值10.33 1024.1 0.905相对误差/％ 3.3 2.96 -41.8此时的波形：（3）调节使输出电压幅值最大频率峰值/V 理论值———994.7 ———仿真值17.81 987.17 10.388实验值18.52 932.63 10.250相对误差/％ 3.99 -6.24 -1.33此时的波形：（4）将两个二极管断开观察从小打大变化时的波形是如何变化的调节电阻使得恰好起振时的波形和继续调大电阻后的输出电压波形依次为：由波形变化可以看出，当调节电阻使得电路刚好出现振荡时输出电压幅值就已经到达最大值，并且有一点的失真现象，当继续调大电阻时，输出电压波形失真更加严重。
三角波发生电路设计
三角波发生电路设计由积分回路同向和反向输入端“虚短”“虚断”u p2= u n2=0,从而可知u o =u p2.由于t 0时电容两端电压为了零，所以 u o =0，而u 01=+Uz ，故u p1也为正。
而当u o1=+Uz 时，经反向积分，输出电压u o 将随着时间往负方向线性增长，则u p1将随之逐渐减小，当减小至u p1=u n1=0时，滞回比较器的输出端电压发生跳变，使u o1由+Uz 跳变为-Uz ，此时u p1也将跳变成为一个负值。
当u o1=-Uz 时，积分电路的输出电压u o 将随着时间往正方向线性增长，u p1将又逐渐增大，当增大至u p1= u n1=0时，滞回比较器的输出端再次发生跳变，u 01由-Uz 跳变为+Uz 。
如此重复上述过程，于是滞回比较器的输出电压u 01成为周而复始的矩形波，从而积分电路的输出电压u o 也成为周期性重复的三角波。
滞回比较器和积分电路特性：2)输出幅度： 在u o1=-Uz 期间，积分电路的输出电压u o 往正方向线性增长，此图3 电路的图 2 电压输时u p1也随着增长，当增长至u p1= u n1=0时，滞回比较器的输出电压u o1发生跳变，而发生跳变时的u o 值即是三角波的最大值Uom 。
将条件u o1=-Uz ，u+=0和u o =Uom 代入上式，可得om )(0212211U R R R Uz R R R ++-+= 可解得三角波的输出幅度为z 21omU R R U = 3）周期频率： 在积分电路对u o1=-Uz 进行积分的半个振荡周期内，输出电压u o 由-Uom 上升至+Uom ，则对积分电路可列出一下表达式：⎰=--203om 2dt )z (1TU U CR 即om 22z 3U T C R U =⋅ 所以三角波的振荡周期为23134z om 4R C R R U CU R T ==三角波震荡频率： 2134R f R R C =三角波的输出幅度与稳压管的Uz 以及电阻值之比R 1/R 2成正比。
三角波、方波、正弦波发生电路之欧阳语创编
波形发生电路要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。
指标：输出频率分别为：102H Z、103H Z和104Hz；方波的输出电压峰峰值V PP≥20V（1）方案的提出方案一：1、由文氏桥振荡产生一个正弦波信号。
2、把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器从而把正弦波转换成方波。
3、把方波信号通过一个积分器。
转换成三角波。
方案二：1、由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路。
2、然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。
方案三：1、由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。
2、用折线法把三角波转换成正弦波。
（2）方案的比较与确定方案一：文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。
当R1=R2、C1=C2。
即f=f0时，F=1/3、Au=3。
然而，起振条件为Au略大于3。
实际操作时，如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。
如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。
调试困难。
RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。
因此放弃方案一。
方案二：把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。
比较器输出的方波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。
通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。
然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。
因此不满足使用低通滤波的条件。
放弃方案二。
方案三：方波、三角波发生器原理如同方案二。
比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。
因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。
而且折线法不受频率范围的限制。
三角波发生电路0到5v
三角波发生电路0到5v
三角波发生电路是一种电子电路，它能够生成在0到5伏特之间变化的三角波形信号。
这种电路通常使用高速运算放大器（如OPA357AIDBVR）为核心组件，配合电阻、电容等元件来构成。
电路的基本工作原理是通过同相滞回比较电路和积分电路的组合来实现三角波形的生成。
同相滞回比较电路用于产生方波信号，而积分电路则将方波信号转换为三角波信号。
在电路的设计中，需要考虑到输出信号的幅值和频率等参数。
为了使三角波信号的幅值在0到5伏特之间变化，可以通过调整电阻和参考电压等参数来实现。
例如，可以设定电阻R1和R2的值，以及参考电压Vref，来控制运放的输出范围。
同时，为了使三角波信号的频率达到预期值，可以设定电阻R3和电容C的值，来调整积分电路的时间常数。
需要注意的是，在设计三角波发生电路时，还需要考虑到电路的稳定性和可靠性等因素。
例如，需要选择合适的元件，避免电路出现过载或短路等故障。
此外，还需要进行电路测试和调试，以确保电路的性能和稳定性符合要求。
综上所述，三角波发生电路是一种重要的电子电路，它能够生成在0到5伏特之间变化的三角波形信号。
通过合理的设计和调试，可以实现电路的稳定性和可靠性，从而满足各种应用场景的需求。
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三角波发生器设计
欧阳光明（2021.03.07）
制作人：朱立超
西安建筑科技大学一、工作原理：
1.基本原理图：
2.工作原理：
1)如图1，三角波发生器电路，有两部分组成。
其中集成运放A1组成滞回比较器，A2组成积分电路。
滞回比较器可以产生稳定的方波信号，再通过积分电路积分产生所需要的三角波。
由积分电路
2
3
1
(z)dt
T
U
R C
--
⎰
可知积分电路输出电压同u o1 反向。
设t=0时积分电路电容上的初始电压为零，而滞回比较器输出端u o1=+Uz。
又有电路图可以看出，两级电路分别都引入了反馈，A1同相输入端的电压up1同时与u o1和u o有关，根据叠加定理
可得
12
1o1o
1212
u u u p
R R
R R R R
=+
++
由积分回路同向和反向输入端“虚短”“虚断”up2= un2=0,从而可知uo =up2.由于t0时电容两端电压为了零，所以u o=0，而u01=+Uz，故up1也为正。
而当u o1=+Uz时，经反向积分，输出电压u o将随着时间往负方向线性增长，则up1将随之逐渐减小，当减小至up1=un1=0时，滞回比较器的输出端电压发生跳变，使u o1由
图1 三角波发生电路图
+Uz 跳变为-Uz ，此时up1也将跳变成为一个负值。
当u o1=-Uz 时，积分电路的输出电压u o 将随着时间往正方向线性增长，up1将又逐渐增大，当增大至up1= un1=0时，滞回比较器的输出端再次发生跳变，u 01由-Uz 跳变为+Uz 。
如此重复上述过程，于是滞回比较器的输出电压u 01成为周而复始的矩形波，从而积分电路的输出电压u o 也成为周期性重复的三角波。
滞回比较器和积分电路特性：
2)输出幅度：
在u o1=-Uz 期间，积分电路的输出电压u o 往正方向线性增长，此时up1也随着增长，当增长至up1= un1=0时，滞回比较器的输出电压u o1发生跳变，而发生跳变时的u o 值即是三角波的最大值Uom 。
将条件u o1=-Uz ，u+=0和u o =Uom 代入上式，可得
om )(0212211U R R R Uz R R R ++-+= 可解得三角波的输出幅度为
z 21om
U R R U =
3）周期频率： 在积分电路对u o1=-Uz 进行积分的半个振荡周期内，输出电压u o 由-Uom 上升至+Uom ，则对积分电路可列出一下表达式：
⎰=--203om 2dt )z (1T
U U C R 即om 22z 3U T C R U =⋅ 所以三角波的振荡周期为
图3 电路的波形图
图2 电压输出特性
2
3134z om 4R C R R U CU R T ==
三角波震荡频率： 三角波的输出幅度与稳压管的Uz 以及电阻值之比R 1/R 2成正比。
三角波的振荡周期则与积分电路的时间常数R 3C 以及电阻值之比R 1/R 2成正比。
仿真设计时要先确定Uz 值（本设计仿真二极管采用1N5233B 类型经测量和对比规格可知其端电压Uz 为6V ），再调整电阻R 1和R 2，使输出幅度达到规定值，然后再调整R 3和C 使振荡周期满足要求。
二、求解各个元件参数：
当接通电源时，由于电容C 上电压是一个缓慢变化的过程，所以C 上的初始瞬时电压为0。
滞回比较器电路：由于滞回比较器上电阻R2引入的是正反馈，所以当uo1增加时正向输入端up1也随之上升随着时间的增加uo1逐渐增加到UZ.
积分电路反向积分，t↑→ u o ↓，当u o >-U T （阈值电压），u o 1从+Uz 跃变为-Uz 。
积分电路正向积分，t↑→ u o ↑，当u o >+U T ，u o1从-Uz 跃变为+Uz ，返回滞回比较器。
重复上述过程，便产生周期性的变化，即振荡。
由于输入电压为常量：
又有反馈回路可得：
f 2134R f R R C
=
令u o1=u N1=0，当u o1=±Uz 代入，可得：z 21U R R U T ⋅±
=±
()T T U T U C R U -+⋅⋅=+2z 13所以
2314R C R R T = 所以可以求出 ① ② 已知UZ=6V,UOM=6V,
=500HZ;C=0.1uF,将其带入①②式可得12616
R V R ==; ③
64213
440.1105002101/R Cf R R --==⨯⨯⨯=⨯Ω④
联立 ③④可得：
5)选定器件列表：
已知：Uz=6V C=0.1uF ， R 1=10KΩ R 2=10KΩ R 4=2KΩ R 3=5KΩ R 5=10KΩ ;
三、Multisim 仿真电路图及仿真结果如下：
由仿真结果可以看到，其基本达到课题要求。
四、误差分析：
实际电路中由于要选择确定各个电阻的阻值，特别是第一个必要电阻的确定因而会相应产生误差
由于是电子仿真，自然也存在误差，误差主要来自电子仿真器件的参数。
五、参考书籍：
《模拟电子技术基础》（第四版）清华大学童诗白著《Multisim 10&Ultiboard 10原理图仿真与PCB设计》。