方波产生和波形变换电路要点
方波的产生及波形变换
常熟理工学院电气与自动化工程学院课程设计说明书课程名称：电子技术课程设计设计题目：方波的产生及波形变换班级：姓名：学号：指导老师：设计时间：2014年1月12日电气与自动化工程学院课程设计评分表课程设计题目：方波的产生及波形变换班级：学号：姓名：指导老师：2014 年 1 月日目录课程设计任务书。
4 第一章信号发生器的总体设计。
.。
5 1.1设计思路。
5 第二章波形电路。
6 2.1方波发生电路的工作原理。
6 2.2三角波波发生电路的工作原理，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，8 2.3正弦波波发生电路的工作原理，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，8 2.4波形产生总体结构图，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，9 第三章仿真.。
11 3.1仿真图，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，11 3.2仿真结果分析，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，12 第四章收获和体会。
15 第五章参考文献.。
16电子技术课程设计任务书课题名称方波产生和波形变换电路一、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。
二、设计内容与要求1.利用多个运算放大器设计一个方波产生和波形变换电路；2.对产生的方波信号的幅度和频率不做统一规定，请自行设计，产生的方波信号经积分电路得到三角波，再对三角波进行有源低通滤波，最终得到正弦波；3.电路工作电源为±12V；4.画出电路图，写出完整的报告；5.用面包板搭出电路，并调试之。
三、总体方案参考四、设计报告内容要求1.写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
2.画出框图中的各部分电路，只允许采用运放芯片实现方波产生、波形变换和低通滤波。
波形的产生与变换电路教学课件
通过综合运用不同的波形产生电路和变换电路，实现特定应用需求的电路设计。
结语
波形电路在电子技术和通信领域中具有重要的应用前景。学习和掌握波形电 路对于深入理解电子技术的原理和应用具有重要价值。
我们鼓励学生在学习波形电路的基础上进行深入研究和探索，为未来的电子 技术发展做出贡献。
方波产生电路
通过使用非线性元件将正弦波信号转为方波信号。
三角波产生电路
锯齿波பைடு நூலகம்生电路
通过将方波信号经过积分电路变换为三角波信号。 通过使用充电和放电过程产生连续的锯齿波信号。
波形变换电路
1
基本波形的变换电路
通过不同的电路元件和组合，将基本波形进行变换，如幅度调整、频率调整等。
2
信号的放大与缩小
使用放大器电路或衰减器电路来调整波形的幅度。
波形的产生与变换电路教 学课件PPT
这是一份关于波形的产生与变换电路的教学课件PPT。通过本课件，您将学 到波形的定义、产生方式以及常见的波形产生电路和变换电路。
波形的定义和产生方式
• 什么是波形 • 波形的分类和特点 • 如何产生波形
常见的波形产生电路
正弦波产生电路
通过使用振荡器电路产生连续的正弦波信号。
3
信号的移相和反相
通过移位电路或反相电路来实现波形的相位调整。
4
信号的滤波和衰减
使用滤波电路来滤除波形中的杂散波，或使用衰减电路来降低波形的幅度。
应用实例解析
音频滤波器电路
通过滤波电路可以实现音频信号的频率调整和杂散波的滤除，提供更好的音质。
交流电视调制电路
交流电视信号需要进行调制和变换才能在电视屏幕上显示出图像和声音。
模电-波形产生与变换 PPT
起振并能稳定振荡的条件:
Uo B时，AF 1 Uo B时，AF 1 Uo B时，AF 1
四、正弦波振荡器的
+
Ao
分析方法
+
1、组成
F
基本环节——放大电路、正反馈网络和选频网络。
97 Hz
2、若电路Q正常但不能振荡,原因？如何调整？ Af太小！Rf调大。
3、输出波形严重失真,原因？如何调整？ Af太大！Rf调小。
DZ1
DZ2
三、双T正弦波振荡电路
RR 2C
1、组成 2、相位平衡条件
C
C
R/2
振荡频率
f0
1
2RC
_ +
+
uo
3、幅度起振条件
R2
4、稳幅环节
R1
适用于固定频率场合,选频特性好。
(1)若电感的中间抽头交流接地,则首端与尾 端的信号电压相位相反。
(2)若电感的首端或尾端交流接地,则电感其 它两个端点的信号电压相位相同。
对电容三点式电路也是同样的。
估计
不能
不能
估计
6、1、4 石英晶体振荡电路
1、 频率稳定问题
f
频率稳定度一般由 f0 衡量
f ——频率偏移量 f0 ——振荡频率
(2)当Q>>1时,谐振频率
f0
2
1 LC
幅频特性
(3) Q值越大,选频特性越好。 相频特性越陡,谐振时的阻抗
Z0也越大。
•
I
•
Ui
C
相频特性
方波电路的工作原理
方波电路的工作原理
方波电路是一种能够产生方波信号的电路。
它由一个可变的电压源和一个开关组成。
当开关打开时，电流经过电压源，形成一个高电平；当开关关闭时，电流不再经过电压源，形成一个低电平。
具体来说，方波电路中的可变电压源可以是一个周期性变化的电压波形，例如正弦波或三角波。
通过控制开关的状态，可以切换可变电压源与电路之间的连接与断开。
当开关处于打开状态时，电路处于高电平状态。
此时，电流会经过电压源，使得输出电压处于高电平状态。
当开关关闭时，电路处于低电平状态。
此时，电流不再经过电压源，输出电压会降低到低电平状态。
通过不断地切换开关的状态，方波电路可以周期性地产生高电平和低电平，形成一个方波信号。
方波信号的周期等于开关切换的时间，高电平和低电平的持续时间取决于开关状态的持续时间。
总体而言，方波电路通过控制开关的状态来实现高电平和低电平之间的切换，从而产生方波信号。
这种电路可以应用在许多领域，如数字电路中的时钟信号生成、通信领域的调制解调等。
波形的产生和变换电路PPT学习课件
F
1
3 j( RC
1
)
RC
令f 0
1 ，则F 2π RC
3 j(
1 f
Байду номын сангаас
f0 )
f0 f
当 f=f0时，不但φ=0，且 最大，F为 1/3。
2. 电路组成
不符合相位条件
不符合幅值条件
输入电阻小、输出电阻大，影 响f0
1)是否可用共射放大电路？ 2)是否可用共集放大电路？ 3)是否可用共基放大电路？ 4)是否可用两级共射放大电路？
f0 2
1 6 RC
Av 29
《例》由场效应管和三极管组成的RC桥式振荡电路如图所示，试分析：1.试判断该 电路是否满足振荡相位平衡条件？
2.为使电路起振，电阻Rf和Re1之间的取何值关系？
3.试求电路的振荡频率。
《解》
-
+
用瞬时极性法判断，该电路满足 自激振荡相位平衡条件。
++
为使电路起振，要求Af≥3，则 Rf>2Re1
讨论：为使电路有可能产生正弦波振荡，下电路应如何改正？
C
C R
同名端对吗？ 放大电路能放大吗？各电容的 作用？
讨论:
试说明如下三个电路的类型，为使电路能产生振荡，应采取和措施？
同铭端？
U i
“判振”时的注意事项：
能产生正弦波振荡吗 ？
1. 放大电路必须能够正常工作，放大电路的基本接法；
2. 断开反馈，在断开处加 f=f0的输入电压； 3. 找出在哪个元件上获得反馈电压，是否能取代输入电压。
满足相位平衡条件可以产生自激 振荡
满足相位平衡条件可以产生自激 振荡
三点式振荡器振荡频率的计算：
波形产生电路与变换电路
F
可分解为： A F 1
称为振幅平衡条件。 （n = 0 , 1, 2, …)
A F 2n
称为相位平衡条件。
第八章 波形产生电路与变换电路
说明：对相位平衡条件：
A F (o i ) (F o ) F i
FU 即有： Z U Z U Z [F 1]e
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3
第八章 波形产生电路与变换电路
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3 1 1 则： f T 2R 2 2RC ln(1 ) R3
即：反馈电压与原输入电压的相位差，也就是信号通过基本放 大器、反馈网络的总相移。所以相位平衡条件就是反馈电压和原输 入电压要同相位，即为正反馈。判断的方法就是瞬时极性法。只有 这两个条件同时满足时，电路才能维持自激振荡。振幅平衡条件可 以通过对电路参数的调节容易满足，所以相位平衡条件是电路能否 产生振荡的关键。 3、自激振荡的建立和起振条件： （1）自激振荡的建立：实际上，振荡器在开始起振时不需要信 号源，靠电路中电路接通时的电扰动，这种电扰动中存在着丰富的 成份，包含频率为fo 正弦信号。 （2）选频网络：为了使频率为fo 正弦信号放大—反馈—再放 大——输出，振荡器中还必须有一个选频网络。
图 8 - 12ICL8038管脚图(顶视图)
第八章 波形产生电路与变换电路
§8.3 正弦波产生电路
一、正弦波振荡器的基本原理
1、自激振荡的基本原理及框图：
如下图：输入信号通过基本放大器得 到输出信号，引入负反馈，调节电路参 数，使之反馈信号等于原输入信号，这 样反馈信号就能代替原输入信号，我们 把这样一个没有输入就有输出的闭环系 统称为自激振荡器。
08.波形产生电路与变换电路报告
返回＞＞第八章 波形产生电路与变换电路波形产生电路：产生各种周期性的波形。
波形变换电路：将输入信号的波形变换成为另一种形状。
§1 非正弦波产生电路矩形波、锯齿波、三角波等非正弦波，实质是脉冲波形。
产生这些波形一般是利用惰性元件电容C 和电感L 的充放电来实现的，由于电容使用起来方便，所以实际中主要用电容。
一、利用电容器充放电产生脉冲波形(产生脉冲波形的基本原理)电路如下图，如果开关K 在位置1，且稳定，突然将开关K 扳向位置2，则电源U CC 通过R 对电容C 充电，将产生暂态过程。
τtC C C C e u u u t u -+∞-+∞=)]()0([)()(τ－时间常数，它的大小反映了过渡过程(暂态过程)的进展速度，τ越大，过渡过程的进展越慢。
τ近似地反映了充放电的时间。
u c (0+)—响应的初始值u c (∞)—响应的稳态值对于充电，三要素的值分别为： u c (0+)=0 u c (∞)=U CC τ充＝RC稳定后，再将开关K 由位置2扳向位置1，则电容器将通过电阻放电，这又是一个暂态过程，其中三要素为u c (0+)=U CC u c (∞)=0 τ放＝RC改变充放电时间，可得到不同的波形。
如果τ充=τ放=RC <<T ，可得到近似的矩形波形； 如果τ充=τ放=RC >>T ，可得到近似的三角波形；如果τ充> >τ放，且τ充>>T ，可得到近似的锯齿波形。
将开关周期性性地在1和2之间来回扳动，则可产生周期性的波形。
在具体的脉冲电路里，开关由电子开关完成，如半导体三极管来完成，电压比较器也可作为开关。
我们讨论用电压比较器的积分电路组成的非正弦波产生电路。
二、矩形波产生电路1. 基本原理利用积分电路(RC 电路的充放电时的电容器的电压)产生三角波，用电压比较器(滞回)(作为开关)将其转换为矩形波。
2. 工作原理 电路如图 充电ZC TH U R R R U t u U 3221)(++===⊕放电ZC TH U R R R U t u U 3222)(+-===⊕3. 振荡周期的计算τtC C C C e u u u t u -+∞-+∞=)]()0([)()(τ1)]()0([)()(1T C C C C eu u u T u -+∞-+∞=τ1)]()0([)()(1T C C C C eu u u T u -+∞-=∞-)()0()()(11∞-∞-=+-C C C C T u u u T u eτ，)0()()()(ln 11+-∞-∞=-C C C Cu u T u u T τ)()()0()(ln11T u u u u T C C C C -∞-∞=+放τ其中：RC =放τ，z C U u -=∞)(z C U R R R u 322)0(+=+，zC U R R R T u 3221)(+-=代入上式得：)21ln(ln 323223221R R RC U R R R U U R R R U RC T zz zz +=++-+--=同理求得：)21ln(322R R RC T +=则周期为：)21ln(23221R R RC T T T +=+=从前面我们可知，矩形波的占空比为T T D 2=占空比可调电路如图所示：可求出占空比：)21ln()(32'11R R C r R R R T d W W ++-+= )21ln()(32'22R R C r R R T d W +++=)21ln()2(322121R RC R r r R T T T d d W ++++=+=占空比：R r r R R r R T T D d d W d W 2211'2+++++==三、三角波产生电路1．电路组成 从矩形波产生电路中的电容器上的输出电压，可得到一个近似的三角波信号。
模拟电子技术基础第6章波形的产生与变换电路
同相比例 放大电路
RC选频网络， 兼正反馈网络
11
Z1、Z2、 R3 与R4形 成四个桥臂
1）RC串并联网络的选频特性
Z1 R1 (1 / jC1 )
Z2 R2 //(1 / jC2）
F
U f U i
Z2 Z1 Z2
1
R2
jR2C2
1
1
R1 R2
C2 C1
22
三极管的负载并 作选频网络
2）起振条件和振荡频率
相位起振条件： 在谐振频率fo 处满足 相位平衡条件。 振荡频率约为谐振频率
1
fo 2 LC
幅度起振条件： 只要选择合适的变压
器匝数比，都能满足 幅度起振条件。
23
优点： 1）只要改变LC并联谐振电路的电容C，即可改变振荡 频率，故适于制作频率可调的振荡器。 2）选择适当的变压器匝比n或互感M，使电路容易起振 3）选择适当的变压器匝比，可适应不同负载的要求。
具体做法是：断开反馈信号至放大器的连接点，假设从该点引 人输入信号Vi，极性为+，根据放大器的相位关系来判断所得反 馈信号Vf的极性。如果Vf的极性为+，即为正反馈，满足相位平 衡条件，电路可以产生振荡；如果Vf的极性为-，即为负反馈， 不满足相位平衡条件，电路就不能产生振荡。
10
6.2 RC正弦波振荡电路
Zo
L RC
谐振时Z 为纯电阻性
Q oL 1 L
R RC
品质因数Q值越大，选频特性越 好，谐振时阻抗越大。
21
2、变压器反馈式振荡电路
1）组成
反馈线圈L2。将反馈 信号送入放大器输入 端。交换反馈线圈的 两个线头，可使反馈 极性反相。调整反馈 线圈的匝数可以改变 反馈信号的强度。
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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。
1..2设计内容与要求1.利用多个运算放大器设计一个方波产生和波形变换电路；2.对产生的方波信号的幅度和频率不做统一规定，请自行设计，产生的方波信号经积分电路得到三角波，再对三角波进行有源低通滤波，最终得到正弦波；3.电路工作电源为±12V；4.画出电路图，写出完整的报告；5.用面包板搭出电路，并调试之。
二、函数发生器的组成2.1原理框图2.2原理分析函数发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，本课题介绍先产生方波-三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。
由R、C振荡电路、比较器产生方波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波。
三、系统中各模块设计3.1 方波-三角波由模电知识我们知道，将一组矩形波经积分电路会得到良好的三角波，所以本设计采用前置矩形波发生电路，然后对所得到的矩形波进行积分电路积分，最后输出三角波。
方波发生电路实际是由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成，如图1所示。
图1 方波发生电路其中R4、R5与集成运放组成滞回比较器，稳压管D1、D2和电阻R2的作用是钳位，将滞回比较器输出电压稳定在正负Uz。
在方波发生电路中，利用二极管的单项导电性是电容正向和反向充电的通路不同，从而使它们时间常数不同，即可以改变输出电压的占空比，再经过积分就可以得到占空比可调的三角波，如图所示，图中电位器和两个二极管的作用是将电容和放电的回路分开，调节充电和放电两个时间常数的比例。
如果将电位器向下滑动，则充电时间常数减小，放电时间常数增大，于是输出端为高电平的时间缩短，低电平的时间增长。
图2 方波积分电路的输出电压Uo往正方向线性增长，此时U+也随着增长，当增长至U+=U-=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值是使三角波的最大值U om。
将条件U O1=-U Z,U+=0和U o=U om代入下式可得：0=R4/(R4+R5) (-U z)+R5/(R4+R5) U om （1）可解的三角波的输出幅度为:U om=(R4/R5)U z （2）将上述的矩形波发生电路的输出端与积分电路的输入端连接即可得到占空比可调的的三角波发生电路，如图3。
图3 三角波发生电路图4 三角波3.2三角波-正弦波转换电路低通滤波工作原理：低通滤波是容许低于截至频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。
让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。
三角波-正弦波的转换电路主要由差分放大器来完成，差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗搞，抗干扰能力较强等优点。
特别是直流放大器是，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理；利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
图5 正弦波发生电路三角波—>正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C要取得较大，因为输出频率很低，取C2为2uF,C3为4uF。
图6 正弦波为使输出波形更接近于正弦波，可见1.传输特性曲线越对称，先行区越窄越好；图7 三角波、正弦波变换原理3.3总电路图图8 总电路图四、OPA2541的功能介绍大功率双运算放大器OPA2541是美国BURR -BROWN公司生产的新一代高电压、大电流输出型运算放大器, 用于驱动各种电阻性和电抗性负载(如电动机等), 并具有较大的安全裕量。
利用OPA2541制作的旋转变压器激磁电源, 其输出不用升压变压器或谐振电容升压, 就能达到旋转变压器的额定激磁电压。
OPA2541是具有高放大倍数和大功率输出级的双运算放大器, 因此, 被广泛应用于电动机驱动器、跟踪系统放大器、可编程电源、音频放大器等。