哈工大 模电自主设计 锯齿波发生器
哈工大电工新技术实践 - 设计一个方波-三角波发生器(模拟部分)
<模拟部分>
题目：设计一个方波-三角波发生器
一、设计任务
设计一个方波-三角波发生器，要求如下
1.振荡频率范围：500~1000赫兹。
2.三角波幅值调节范围：2~4伏。
二、仪器设备及元器件
a)EEL—69模拟、数字电子技术实验箱一台
b)集成运算放大器实验插板一块
c)直流稳压电源一台
d)双踪示波器一台
e)数字万用表一块
f)运放μA741 一块
g)电阻、电容、导线等若干
三、部分元器件原理
μA741是高性能、内补偿运算放大器，功耗低，无需外部频率补偿，具有短路保护和失调电压调零能力，使用中不会出现闩现象，可用作积分器、求和放大器及普通反馈放大器。
如图所示为μA741的典型应用电路，其中图（a）反相输入放大电路，图（b）是同相输入放大电路。
四、电路原理图
五、元器件参数计算
U Z 为双向稳压管，稳压值U Z =5V,输出电压
,为了满足2V< <4V,取R 2=5K ，R 1=2K ～4K,采用2K Ω滑动变阻器和2K Ω定值电阻串联。
方波频率为
,得
，由于R1= ～ ，取C=0.1 ,则R=3.125K ～12.5K ，采用10K 滑动变阻器和3K 定值电阻串联。
其它电阻（R3和R4）取1K 。
六、实验结果
的要求。
七、实验感悟
通过此次实验，我构造了一个方波-三角波发生器，得到了方波与三角波的三组波形和幅值、频率的数据，熟悉了运放μA741、EEL—69模拟、数字电子技术实验箱、直流稳压电源、双踪示波器、数字万用表的工作原理和操作方式，增加了实验经验。
哈工大测试技术大作业 锯齿波
Harbin Institute of Technology课程大作业说明书课程名称：机械工程测试技术基础设计题目：信号的分析与系统特性院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2013/07/05哈尔滨工业大学目录1 题目：...................................................2 幅频谱和相频谱...........................................3 频率成分分布.............................................3.1 H(s)伯德图.........................................3.1.1 一阶系统伯德图...............................3.1.2二阶系统伯德图...............................4 讨论减小失真的措施.......................................4.1 一阶系统对特定频率影响.............................4.1.1 一阶系统Simulink仿真........................4.2 二阶系统输出响应分析...............................4.2.1 二阶阶系统Simulink仿真 .....................4.2.2 二阶系统响应输出............................. 参考文献...................................................1 题目：写出下列信号中的一种信号的数学表达通式，求取其信号的幅频谱图（单边谱和双边谱）和相频谱图，若将此信号输入给特性为传递函数为)(s H 的系统，试讨论信号参数的取值，使得输出信号的失真小。
电测设计报告-锯齿波发生器
电子测量课程设计报告一．电路图设计（1）设计内容设计一个锯齿波发生器，要求输出波形如下所示：（2）设计要求①周期要求如上图所示。
②锯齿波峰值大于10V。
(3)实验所需元器件：① 4011一片；②电位器2个；③ 9013 3个；④电阻；⑤电容；实验中用到的4011管脚图：实验中用到的9013封装图：9013三端子依次为E、B、C。
(4)设计原理实验电路图:实验电路图的PCB:二.分块设计（1）产生矩形波用三个与非门通过RC反馈电路产生稳定的方波，通过调节R1与C1可以调节方波的周期，由公式T=2.2RC，选取R、C的值，如电路图中所示，第三个与非门输出端通过电阻和电容与第四个与非门的输入端连接，当与非门3输出端为高电平时，通过电阻并联对电容充电，充电时间取决于与非门3高电平的时间，当与非门3输出端跳转为低电平时，电容只通过R3电阻形成放电回路，由于放电回路时间常数（R5+R4）C4大于充电时间常数（R2∥（R5+R4））C4，所以电容放电时间较长，降低到与非门4输入低电平门限电压的时间长，调节R2的值就可以调节电容C4的充电电压，从而改变与非门4输出端跳转时间。
因此通过改变R2的电阻值可以改变电容的充放电时间，从而调节与非门4输出的矩形波的占空比，如下图所示第四个与非门输出第三个与非门输出（2）产生锯齿波由公式dt t i C t u C C ⎰=)(1)(得，电容的充电电流为恒值，即可得)(t u C =Kt ，得到线性度非常好的锯齿波,采用自举电路产生线性度好的锯齿波，在保证线性度非常好的前提下适当调节R 8使锯齿波峰值大于10V 。
第一个三极管基极的输入端为占空比可调的矩形波。
当与非门4输出为低电平时，9013截止，电源经R3对电容C3充电，取电容上端电压为输出电压；当与非门4输出跳转为高电平时，9013导通，由于9013饱和时输出阻抗很小，所以电容放电很快，故形成了很短的扫描回程。
同时由于C2远大于C3，所以C2放电时间远大于C3，认为C2上的电压保持恒值，第二个三极管构成一个射级跟随器，所以基极和射极的电压相等，这样C2两端的电压就是电位器R3两端的电压，因此电位器R3两端的电压保持不变，就保证了电容上的充电电流不变，由dt t i Ct u C C ⎰=)(1)(知，电压上升过程为斜率不变的直线。
多功能锯齿波发生器的设计
课程设计说明书课程名称：模拟电子技术课程设计题目：多功能锯齿波发生器的设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期：年月日多功能锯齿波发生器的设计一、设计任务与要求(1)在控制开关的作用下，能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控制功能(2)具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能；(3) 输出幅度在正负10V 范围内可调．线性度优于0.01％。
（4）运用集成运算放大器为主要器件。
二、方案设计与论证锯齿波发生器是运用相关器件组合而产生的电路，其中一个非常重要的部件就是集成运算放大器，以及由集成运算放大器组成的滞回比较器、积分器。
用集成运放实现的电路结构简单，调整方便。
如果在三角波发生电路中,有意识地使积分电路充电和放电的时间常数相差悬殊,则在积分电路的输出端即可得到锯齿波信号。
要实现幅度可调,则需将控制输出电压幅度的相应参数设置成可调参数即可。
器件与单元电路的介绍：集成运算放大器，滞回比较器，积分电路，反向比例运算电路，555定时器。
三、单元电路设计与参数计算1.工作原理假设初始时刻滞回比较器输出端为高电平，而且假设积分电容上的初始电压为零。
由于A 1同相输入端的电压U +同时与U o1和U o 有关，根据叠加原理，可得：o 2121o 211U R R R U R R R U ++++＝ （7） 则此时U +也为高电平。
但当z 1o U U +＝时，积分电路的输出电压U o 将随着时间往负方向线性增长，U +随之减小，当减小至0==-+U U 时，滞回比较器的输出端将发生跳变，使z 1o U U -＝，同时U+将跳变为一个负值。
以后，积分电路的输出电压将随着时间往正方向线性增长，U +也随之增大，当增大至0==-+U U 时，滞回比较器的输出端再次发生跳变，使z 1o U U +＝,同时U +也跳变为一个正值。
然后重复以上过程，于是可得滞回比较器的输出电压1o U 为矩形波，而由于积分电路的充放电时间不等，故积分电路输出电压Uo 为锯齿波。
模电设计实验报告多功能锯齿波发生器的设计
广东石油化工学院课程设计说明书课程名称：模拟电子技术课程设计题目：多功能锯齿波发生器的设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期：年月日多功能锯齿波发生器的设计一、设计任务与要求1．运用集成运算放大器为主要器件，设计—个锯齿波产生电路；2．在控制开关的作用下，能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控制功能；3．具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能；4.输出电压幅度在±10V的范围内可调，线性度优于0．01%；二、方案设计与论证本次设计首先采用比较器输出矩形波，通过积分器将波形转换为三角波，调节电位器，当积分电路的正向积分时间常数远大于反向积分常数，或者反向积分时间常数远大于正向积分时间常数时，那么输出电压U0上升和下降的斜率相差很多，就可以获得锯齿波。
利用二极管的单向导电性使积分电路两个方向的积分通路相同，就可得到锯齿波发生电路。
再将输出接到同向求和运算电路，就能得到直流偏置的效果。
方案一、锯齿波发生器电路可以由集成函数发生器8038构成方案二、锯齿波发生器电路也可以由555定时芯片构成的自举电路产生方案三、锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，对电路的工作方式控制可以通过电子开关，也可以用手动控制。
由于题目的要求，本设计采用的是集成运放构成的电路。
电路的总体方案框图如下：三、单元电路设计与参数计算3.1锯齿波发生器电路：设二极管导通的等效电阻可忽略不计，电位器的滑动端移到最上端。
当U01=+Uz 时，D1导通，D2截止，输出电压的表达式为：100031()()O Z u U t t u t R C=--+ 0u 随时间线性下降。
当01Z U u =-时，D2导通，D1截止，输出电压的表达式为：0210131()()()Z W U t t u t R R Cu -++=0u 随时间线性上升。
由于Rw 远大于R3，01u 和0u 的波形如图（b ）所示。
根据三角波发生电路震荡周期的计算方法，可以得出下降时间和上升时间分别为：111322RR C R T t t ∙=-≈ 122213()2W R R R C R T t t ∙+=-≈所以震荡周期为： 1322(2)W R R R C R T +=将1R 和2R 设为电位器，则调整1R 和2R 、W R 的阻值以及C 的容量，可以改震荡周期。
哈工大模电自主设计实验——阶梯波发生电路的设计与分析
姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩阶梯波发生电路的设计与分析1.实验目的1、掌握阶梯波发生器电路的结构特点。
2、掌握阶梯波发生器电路的工作原理。
3、学习如何用Multisim 进行电路仿真。
4、学习复杂的集成运算放大器电路的设计。
2.总体设计方案或技术路线1、要设计阶梯波发生电路，首先要设计一个方波发生电路，然后通过微分电路，会得到上下均有尖脉冲的波形。
这时要只取上面的尖脉冲，就需通过限幅电路滤除下半部分的波形。
当这些脉冲经过积分运算电路时，一个尖脉冲累加为一个固定的值，在没有尖脉冲时，积分器保持输出不变。
下一个脉冲到来时又会增加同样的一个值，于是输出形成了阶梯波形。
2、改变电路元件的参数值，探究其于输出的阶梯波各项指标的关系。
3.实验电路图U1UA741CP3247651VEE-15.0VVCC 15.0VRf 100kΩR42kΩC147nFXSC1ABExt Trig++__+_R130kΩR210kΩD112VD212VC247nFR310kΩR510kΩR610kΩU2UA741CP3247651C347nFD31N4148D41N4148图1阶梯波发生电路4. 仪器设备名称、型号1、运算放大器μA741 2个2、二极管若干3、电阻，电容若干4、导线若干5、数字万用表6、可编程线性直流稳压电源7、Agilent DSO-X2002A 型示波器8、电子技术试验箱9、集成运算放大器应用子板5.理论分析或仿真分析结果1、方波发生电路设计方波发生电路由滞回比较器和RC 电路构成。
滞回比较器引入正反馈，产生振荡，使输出电压仅有高低电平两种状态，且自动相互转换。
RC 电路起延时作用和反馈作用，使电路的输出电压按一定时间间隔在高低电平之间交替变化，形成方波。
电路如图2所示，从图3所示的示波器中可读出方波的周期为4.017ms 。
U1UA741CP3247651VEE-15.0VVCC15.0VRf 100kΩR42kΩC147nFXSC1A BExt Trig++__+_R130kΩR210kΩD112VD212V图2方波发生电路图3方波波形2、微分电路设计在上图所示的方波发生电路的输出端接电阻3R 和电容2C 即可组成图4所示的微分电路，原理与运放组成的微分运算电路相同，这里不再叙述。
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器实验报告
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器实验报告一、实验背景及目的在电子技术中，经常需要产生特定频率和形态的波形信号。
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器可以产生多种波形信号，因此应用广泛。
本实验的目的是学习如何设计和制作三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器，并且深入理解相关电路的工作原理。
二、实验原理本实验中，我们使用反相输入放大器作为比较器。
比较器会将输入的连续波形信号与阈值进行比较，若输入信号高于阈值，则输出高电平；反之，则输出低电平。
通过将两个反相输入放大器连接形成反馈环路，可以得到三角波和锯齿波的信号。
通过在反馈环路中添加开关管，可以将三角波信号转化为矩形波信号。
三、实验器材1. 实验板2. 集成电路 LM3583. 可变电阻4. 电容5. 二极管6. 开关管四、实验步骤1. 将 LM358 集成电路插入实验板正确位置。
2. 连接反馈电路：将时序电容和可变电阻串联，连接到反相输入端口。
将电容和电阻的另一端连接到非反相输入端口。
3. 连接反馈电路：将正输入端口连接到负电源的直流电压。
4. 连接输出端口：将反相输出端口连接到非反相输入端口。
5. 连接输出端口：将输出端口连接到输出负载电阻。
6. 添加电容：将一个电容连接到输出负载电阻的另一端，并将其连接到微调电器。
7. 连接矩形波开关管：将开关管连接到反馈环路中，通过它进行转换。
8. 连接锯齿波开关管：将开关管连接到反馈环路中，通过它进行转换。
9. 测试电路：检查电路是否连接正确。
10. 调节电阻：根据需要调节可变电阻以产生不同的波形信号。
五、实验结果在实验中，我们成功地设计和制作了三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器，并且得到了以下结果：1. 通过调节电阻，我们可以产生不同的波形信号，包括三角波、锯齿波和矩形波。
2. 我们发现，当添加了矩形波开关管时，产生的矩形波信号的占空比由电阻决定。
3. 我们发现，在添加锯齿波开关管时，电容和电阻的值将会影响锯齿波的斜率。
自己动手制作+5V电源和锯齿波发生器
教你制作+5V直流电源和锯齿波发生器引言电子DIY们，学习制作一个简单的+5V直流电源和锯齿波发生器是非常好的入门基础，本文将详细介绍有关元件的基础知识和具体制作方法。
一．制做+5V直流电源和锯齿波发生器，即由220V交流输入（接变压器输入端），经变压器降至9V（交流），再经整流、滤波、稳压后可获得稳定的+5V直流电压，以为锯齿波发生器电路提供电源。
由NE555构成多谐振荡电路，输出为锯齿波，频率范围：80～800kHz。
电路组成（参考电路）整体电路包括以下几个基本单元：电源电路、恒流源电路、NE555多谐振荡器电路（一）电源电路由交流220V~经变压器降至9V~，再经整流滤波电路和稳压电路，最终得到+5V的直流电压，为振荡器电路提供电源。
降压变压器整流电路滤波电路稳压电路图1 电源电路（二）恒流原电路（1）电路图2 恒流源电路硅：PN结正向压降为0.6～0.7V锗: PN结正向压降为0.2～0.3V（2）原理Vt1构成恒流电路，以保证555获得线性良好的锯齿波。
Rp1改变→Veb改变→使Vt1饱和导通，基极电压是一个恒定值，则基极电流Ib为恒定值。
若Vt1工作在放大区：Ic=βIb若Vt1工作在饱和区：Ic=5v/R1+Rp1当VRp1↑→Vbe↓→Ie↓(≈Ic↓),电容充电速度慢→振荡频率↓（反之变大），因此Rp1是调节振荡频率的电位器。
（三）NE555构成多谐振荡器电路（1）自激多谐振荡器电路图3 自激多谐振荡器上图为用555定时器构成的多谐振荡器的电路图，图中R端接高电平Vcc,Vco(5)连接0.01μF电容，起滤波作用。
将V21（6）和V22（2）连在一起，作为输入端V2，就构成了施密特电路形式，将三极管输出端（7）通过电阻R1接到电源Vcc，三极管就构成集电极开路门反向器的形式，其输出通过R2、C积分电路反馈至输入端Vi，就构成了自激多谐振荡器。
（2）在锯齿波发生器中由NE555构成的多谐振荡器电路图4 由NE555构成的多谐振荡电路开始刚合上电源时，电容C还未充电，Vc为底电平，Vdb为低电平，Td截止，Vcc通过R1、RP1对C充电，Vc逐渐上升↑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
占空比可调的锯齿波发生电路
学院：
专业：
姓名：
学号：
占空比可调的锯齿波发生电路
一．实验目的
1．掌握占空比可调的锯齿波发生电路的工作原理
2．掌握占空比调节的方法
二．总体设计方案
1.滞回比较器
在单限比较器中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，R都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。
因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。
滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定抗干扰能力。
从反相输入端输入的滞回比较器电路如图(a)所示，滞回比较器电路中引入了正反馈。
(a)电路 (b)电压传输特性
从集成运放输出端的限幅电路可以看出，u0=±U Z。
集成运放反相输入端电位u N= u I，同相输入端电位
根据“虚短”u N=u P，求出的u I就是阈值电压，因此得出
当u I<-U T，u N<u P，因而uo=+U Z，所以u P=+U T。
u I>+U T，uo=-U Z。
当u I>+U T，u N>u P，因而uo=-U Z，所以u P=-U T。
u I<-U T，uo=+U Z。
可见，uo从+U Z跃变为-U Z和uo从-U Z跃变为+U Z的阈值电压是不同的，电压传输特性如图(b)所示。
在我们所设计的锯齿波发生器中，滞回比较器由运放U1和电阻R1,R3,R4所组成。
通过由稳压管D1,D2和限流电阻R3构成的输出限幅电路，从而输出方波波形。
其中调节电阻R2可改变锯齿波的幅值和一定范围的频率。
调节滞回比较器的稳幅输出D1,D2值，可调整方波输出幅值，可改变积分时间，从而在一定范围内改变锯齿波的频率。
2.积分电路
如图所示的积分运算电路中，由于集成运放的同相输入端通过R’接地，u N=u P =0为“虚地”。
电路中电容C的电流等于流过电阻R的电流
输出电压与电容上电压的关系为u o=-u c
而电容上电压等于其电流的积分，故
在求解
t1到t2时间段的积分值时
式中u o(t1)为积分起始时刻的输出电压，即积分运算的起始值，积分的终值是t2时刻的输出电压。
当u I为常量时，输出电压
当输入为方波时，则输出电压波为三角波。
若改变占空比，即能得到我们所要的锯齿波
波形。
在我们所设计的锯齿波中，积分电路由运放U2和电阻R2，电容C1所构成。
调节R2,C1可
以改变频率，从而得到我们所要的效果。
本电路设计采用矩形波状变成三角波的方法得到三角波，在其中加一个占空比调节电
路，当积分电路正向积分时间常数远大于反向积分时间常数，或者反向积分时间常数远大于
正向积分常数，那么输出电压上升和下降的斜率相差很多，就可得到锯齿波。
三．实验电路图
1.占空比可调的锯齿波发生电路
u o1
u o 指下半部分电
阻占R2的50%
四．仪器设备名称、型号
双路直流稳压电流源（DF1731SB3AB）
数字万用表（Aglient U1241B）
示波器（Aglient DSO-X2002A）
EEL-69 模拟数字电子技术试验箱及子板
μA741 芯片
五．理论分析或仿真分析结果
在本电路中调节滑动变阻器R2即可。
设R2的上半部分为R2’下半部分为R2”则占空比为R5/（2R1+ R2”）
仿真分析结果：
1.10% 即R2”=1kΩ，占空比为R5/（2R1+ R2”）=66.67%
2.30% 即R2”=3kΩ，占空比为R5/（2R1+ R2”）=40%
3.50% 即 R2”=5kΩ，占空比为R5/（2R1+ R2”）=28.57%
4.70% 即R2”=7kΩ，占空比为R5/（2R1+ R2”）=22.22%
5.90% 即R2”=9kΩ，占空比为R5/（2R1+ R2”）=18.18%
六．详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）
1. 占空比可调的锯齿波发生电路
讲±12V直流稳压电源与实验箱正确连接。
接通电源，用万用表检测电压正确后关闭电源待用。
将子板接入实验箱，按电路图接好实验电路，期中集成运放可采用μA741、LM324或，TL084。
电阻和电容的数值按照电路图中选取。
用万用表的调节滑动变阻器使R2的上半部分分别为1kΩ，3kΩ，5kΩ，7kΩ，9kΩ。
振荡电路的调整：开启±12V直流稳压电源，将示波器调至适当的档位后，同时观察输出端u o1 、u o 两处的波形，观察振荡电路输出端的波形。
，如没有波形或波形不正确，检查电路，排除障碍。
将示波器的两个通道显示的u o1 、u o 波形画在同一坐标系中，利用示波器测量占空比并在波形图上标出。
按照电路参数占空比，并比较分析。
（1）10%R2 测量的占空比为52.8%
（2）30%R2 测量的占空比为46.9%
（3）50%R2 测量的占空比为37.7%
（4）70%R2 测量的占空比为27.4%
（5）90%R2 测量的占空比为18.2%
七．实验结论
从示波器上得到的波形与仿真结果相近。
但得出的占空比与理论计算出的占空比相比较有一定的差距。
随着R2”的数值逐渐减小，相差的就越大，误差就越大。
八．实验中出现的问题及解决对策
开始示波器一通道没有出现波形，且二通道波形不稳定，经检查电路，发现U2没有连接电源，接上±12V的电源后发现波形正确，与仿真结果相近。
九．本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
通过这次模拟电子设计实验，加强了我的动手、思考和解决问题的能力。
在设计的过程中，总会遇到各种各样的问题，从设计电路到设计电路各个元件的取值，花费了很长时间去解决这些问题。
通过在网上和书上查阅了相关的资料，再做分析研究，初步有了思路。
本次的设计实验不仅巩固加强了课本知识，同时还增强了自己的动手能力。
实验设计是一个学习知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我的综合运用知识的能力，独立思考和解决问题的能力。
它不仅加深了我对电子技术课程的理解，还让我感受到了设计电路的乐趣，是我受益匪浅。
十．参考文献
[1]王淑娟，蔡惟铮，齐明.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2009.
[2]童诗白，华成英.模拟电子基础.高等教育出版社，2010.
[3]王振红，张常年.综合电子设计与实践.北京:清华大学出版社,2008.
原始数据
一.占空比可调的锯齿波发生电路
仿真电路图：
仿真分析结果：
1.10%R2
实际波形：测量的占空比为52.8%
2.30%R2
实际波形：测量的占空比为46.9%
3.50%R2
实际波形：测量的占空比为37.7%
4.70%R2 测量的占空比为27.4%
实际波形：
5.90%R2
实际波形：测量的占空比为18.2%。