方波—三角波发生器的设计与仿真分析
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。
方波——三角板发生电路
图1 方波—三角波原理框图
注明：V o1是方波输出点、V o2为三角波输出点
假设t=0时积分电容上的初始电压为零，而滞回比较器的输出端为高电平，即
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图4 用DXP软件绘制的仿真原理图
、仿真元件列表
参数
元件名称标号说明
封装形式所属元件库
型号
集成
图5 设置参数表
图6 Vo1矩形波仿真输出波形
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图7 Vo2三角波仿真输出波形
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图8 波形同步比较
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图10 印制电路板3D显示
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课程设计任务书
方波－三角波发生器。
三角波方波发生器实验报告
三角波方波发生器实验报告1. 引言实验名称：三角波方波发生器实验报告实验目的：通过搭建三角波和方波发生器，探究波形发生电路的原理和工作特性。
2. 实验器材•电压源•电阻•电容•运算放大器•开关•示波器•手持数字万用表3. 实验原理三角波发生器和方波发生器都是常用的波形发生器。
三角波发生器产生的波形呈现由连续直线组成的三角形状，而方波发生器产生的波形则是由高电平和低电平交替组成的矩形波形。
3.1 三角波发生器三角波发生器的主要电路原理是利用集成运算放大器的反馈和积分功能。
具体原理如下： 1. 利用负反馈原理，在运算放大器的非反向输入端接地。
2. 在运算放大器的反馈回路中，串联一个电阻和一个电容，构成积分电路。
3. 初始时，运算放大器的输出为0V。
4. 开关接通后，电压源开始充放电，经过一段时间，电压上升到一定值。
5. 当电压上升到达运算放大器非反向输入端电压的阈值时，运算放大器开始反馈，输出电压反向。
6. 反馈使得电容开始放电，电压下降。
7. 当电压下降到达运算放大器非反向输入端电压的阈值时，运算放大器再次反馈，输出电压再次反向。
8. 通过不断的反馈和放电过程，输出电压呈现连续的三角波形。
3.2 方波发生器方波发生器的主要电路原理是利用反相比较器的输出。
具体原理如下： 1. 利用负反馈原理，在运算放大器的非反向输入端接地。
2. 在运算放大器的反馈回路中，串联一个电阻和一个开关，构成反相比较器。
3. 初始时，运算放大器的输出为低电平。
4. 开关接通后，电压源开始充电，并被反相比较器放大。
5. 当电压上升到达反相比较器的阈值时，输出电压由低变高。
6. 当输出电压达到高电平后，反弹回低电平。
7. 反弹后，输出电压由高变低。
8. 通过不断的反弹和下降过程，输出电压呈现连续的方波形。
4. 实验步骤4.1 三角波发生器1.根据电路图连接线路，确保电路连接正确。
2.打开电压源，并设置合适的输出电压和频率。
模电实验方波-三角波发生器
《电工学新技术实践》电子电路部分设计（模拟部分）题目方波-三角波发生器班号：姓名：学号：专业：总成绩：一、设计任务方波-三角波发生器的设计。
二、设计条件本设计基于学校电工学新技术实践实验室。
EEL—69模拟、数字电子技术实验箱一台集成运算放大器实验插板一块直流稳压电源一台双踪示波器一台数字万用表一块主要元器件运放μA741、电阻、电容、导线等三、设计要求①振荡频率范围：500~1000赫兹；三角波幅值调节范围：2~4伏。
②根据题目要求，选定电路结构。
③计算和确定电路中的元件参数。
④调试电路，以满足设计要求。
⑤写出设计总结报告。
四、设计内容1.电路原理图（含管脚接线）C12. 计算与仿真分析3. 元器件清单运放μA741--2个、100kΩ、200k、2k、20k、5.1kΩ的电阻各一个，电容25nf。
4.调试流程①按照要求选择好电气元件，连接好电路。
②接通电源，用示波器同时观察u o1和u o的波形，如果没有波形或波形不正确，检查电路，排除故障，用示波器测量并记录方波和三角波的频率和幅值。
③将电阻R的阻值由20千欧减至10千欧，重复上述步骤。
5.设计和使用说明在上述的矩形波-三角波发生器中，将矩形波电压通过积分电路，即可获得三角波。
三角波发生器电路由滞回比较器和积分器闭环组合而成，积分器A2的输出反馈给滞回比较器，作为滞回比较器A1的输入。
接通示波器探针，可以得到方波和三角波的示意图，调整阻值，可以显示不同的方波和三角波幅值。
五、设计总结实验电路连接，所选择元件均达到要求，能达到设计要求，但所得到的波形与理想状况有一些差别。
六、设计参考资料秦曾煌.电工学（下）电子技术[M].7版.北京：高等教育出版社，2008.。
方波-三角波发生电路实验报告
河西学院物理与机电工程学院综合设计实验方波-三角波产生电路实验报告学院：物理与机电工程学院专业：电子信息科学与技术姓名：侯涛日期：2016年 4月 26日方波-三角波发生电路要求：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、三角波的波形发生器。
指标：输出频率分别为：102HZ、103HZ和104Hz；方波的输出电压峰峰值VPP≥20V一、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。
二、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102HZ、103HZ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。
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。
555定时器构成的方波三角波正弦波发生器设计报告
555定时器构成的方波三角波正弦波发生器设计报告设计报告：555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器一.引言数字电子技术在现代电子设备中得到广泛应用，定时器作为一种常用的集成电路，在实际电路设计中起着重要的作用。
本报告将介绍基于555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器的设计方法和原理。
二.设计原理1.555定时器简介2.方波发生器的设计方波发生器是利用555定时器的比较器功能来实现的。
具体步骤如下：（1）将一个电阻和一个电容连接到555的引脚，构成一个RC电路。
（2）分压电路使输入电压达到比较器的阈值。
（3）连接一个LED或其他负载到输出引脚。
3.三角波发生器的设计三角波发生器基于方波发生器的基础上，通过使用一个二阶RC滤波器来获得平滑的三角波。
具体步骤如下：（1）将一个电阻和一个电容串联到555的引脚。
（2）将滤波电容接在555的引脚上，形成一个RC滤波器。
（3）连接一个负载到滤波电容的两端。
4.正弦波发生器的设计正弦波发生器是通过利用555定时器构成的线性电压控制振荡器实现的。
具体步骤如下：（1）将一个电阻和一个电容连接到555的引脚，构成一个RC电路。
（2）将555的引脚与反相放大器相连。
（3）将反相放大器的输出连接到555的控制电压输入引脚，通过一个电阻和二极管连接到电源。
三.实验结果与分析使用仿真软件对方波、三角波、正弦波发生器进行仿真，得到以下结果：（1）方波发生器：输出波形为高电平和低电平的方波，频率由RC电路的电阻和电容决定。
（2）三角波发生器：输出波形为逐渐上升和下降的三角波，通过RC 滤波电路生成。
（3）正弦波发生器：输出波形为正弦波，通过线性电压控制振荡器实现。
四.结论本报告介绍了基于555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器的设计原理和实验结果。
方波和三角波发生器是利用555定时器的比较器和滤波器功能实现的，而正弦波发生器则利用线性电压控制振荡器来生成正弦波。
这些电路在现代电子设备中得到广泛应用，具有重要的实际意义。
方波三角波产生电路设计的快速原型验证及仿真验证
方波三角波产生电路设计的快速原型验证及仿真验证引言：方波和三角波是电子技术中常用的波形信号。
在很多应用中，需要产生这两种波形信号来实现特定的功能。
本文旨在通过快速原型验证和仿真验证的方式，设计方波和三角波的产生电路，并对其性能进行评估和分析。
一、方波产生电路设计的快速原型验证1. 方波产生原理：方波产生电路的基本原理是利用集成电路中的触发器，通过控制触发器的输入信号，使其输出产生方波波形。
常用的方波产生电路有施密特触发器电路和反馈电阻电容网络电路。
2. 施密特触发器电路设计：施密特触发器电路是一种基于正反馈原理的方波产生电路。
其原理是通过设置上下阈值电压，当输入信号超过上阈值时，输出从低电平跳变到高电平；当输入信号低于下阈值时，输出从高电平跳变到低电平，从而产生方波波形。
在设计施密特触发器电路时，我们需要选择合适的集成电路，如CD40106、CD74HC14等，根据数据手册提供的电路参数和实际应用需求，计算合适的电阻和电容数值，并进行电路原理图设计。
3. 反馈电阻电容网络电路设计：反馈电阻电容网络电路是常用的方波产生电路之一，通过改变电阻和电容的数值和连接方式，可以得到不同频率和占空比的方波波形。
在设计反馈电阻电容网络电路时，我们需要根据频率和占空比的要求，选择合适的电阻和电容数值，并进行电路原理图设计。
通过快速原型验证，可以测试电路设计的性能，并进行必要的调整和优化。
二、三角波产生电路设计的快速原型验证1. 三角波产生原理：三角波产生电路的基本原理是通过比较器和集成电路中的积分器，使其输出产生三角波波形。
常用的三角波产生电路有反馈电容电路、反馈电阻电容网络电路等。
2. 反馈电容电路设计：反馈电容电路是一种基于积分原理的三角波产生电路。
其原理是利用电容器在电压充放电过程中的积分特性，通过控制电容的充放电过程，实现产生三角波波形。
在设计反馈电容电路时，我们需要选择合适的集成电路，如LM331、ICL8038等，根据数据手册提供的电路参数和实际应用需求，计算合适的电阻和电容数值，并进行电路原理图设计。
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方波方波——三角波发生器三角波发生器的设计与的设计与的设计与仿真仿真仿真分析分析
一、课程设计目的课程设计目的
《电子技术基础2-1课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。
目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在《电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。
训练综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。
通过本课程设计的学习，能初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。
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三、设计方案的确定设计方案的确定
（一）原理图原理图
图4 4 方波方波方波——三角波三角波发生器发生器发生器的原理图的原理图
（二）设计的主要参数数据 所示的三角波发生电路中，稳压管的稳压值 6.3Z U V =±,电阻120R =ΚΩ,225.2R =ΚΩ,33R =ΚΩ,45105R R ==ΚΩ,0.003C F µ=。
（三）设计主要测试点
观察01U 和O U 的波形图，以及查看电压的幅值以及振荡周期的值。
（（四）设计电路的模拟软件设计电路的模拟软件
Multisi Multisim 7m 7m 7
Multisim 是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT 公司)推出的以Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
可以使用Multisim 交互式地搭建电路原理
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课程设计说明书 No 7
图，并对电路行为进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
Multisim 7计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。
并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表，极大地提高了学习热情和积极性。
应用Multisim 7软件进行仿真教学的操作简单，比如对某一具体电路仿真步骤如下：1、根据原理图放置元器件。
2、放置仪器仪表在需要观察的地方。
3、连接导线。
4、单击仿真开关进行仿真。
5、利用仪器仪表观察仿真结果。
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课程设计说明书 No 8 四、测试方案测试方案
（一）方波方波——三角波发生器三角波发生器原理图原理图原理图
图5 5 方波方波方波——三角波发生器的连接线框图三角波发生器的连接线框图
表1 1 实验设备及用途实验设备及用途实验设备及用途
序号
名称 主要用途 1
A741集成运放 电路元件 2
XSC1示波器 观察、测量波形 3
电阻、电容、电位计 电路元件
（二）步骤步骤 1.选用测试用的工具，如电阻、稳压管等，按照原理图进行连接电路。
2.双击每个元件，对元件进行赋值及设置元件参数。
3.在对设计的方波—三角波发生器检查无误后，使用Multisim7仿真软件进行仿真。
4.双击XSC1示波器观察U O1及U 0的输出波形及幅值、周期。
5.仿真结束后，单击工具栏中的“仿真”，选择“分析”中的“瞬态分析” 对其进行仿真。
6.根据所显示的数据，进行计算，将其与理论值比较，进行误差分析。
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课程设计说明书 No 9
图6 6 模拟模拟模拟仿真波形图仿真波形图仿真波形图
由图6可知，其方波—三角波发生器的测量值如下：
6.479 6.550+
方波 U01 01 6.3
=
U V
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图7 7 方波方波方波——三角波发生电路波形图三角波发生电路波形图
（二）用Multisim 7对电路对电路的瞬态进行的瞬态进行的瞬态进行仿真仿真仿真
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图8 8 方波方波方波——三角波发生器的瞬态分析三角波发生器的瞬态分析
由图8可知，测量值与理论值之间存在误差。
三角波输出的幅值并未与方波的跳变相对应。
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七、心得体会
心得体会
经过一星期的课程设计，学会许多东西。
比如，运用“程序”中的“画图”工具，学会怎么处理复杂图的绘制及修改等；Word文档中一些隐蔽的功能等；同时，学会了一种新的仿真软件。
更重要的是，对《模拟电子技术基础简明教程》中的知识有更深刻的理解。
本次课程设计的题目是针对方波—三角波发生器进行仿真与分析。
在对其工作原理理解后，了解输出电压及振荡周期的基本公式后，根据课程设计的要求对其各个电阻及电容等元件进行赋值，再利用Multisim7软件进行仿真。
由于Multisim7软件不够完善，以及所设的参数值存在问题等，因此，仿真效果不是很理想，测量值与理论值有一定的误差。
但是，在众多问题出现时，又能更好的对方波—三角波发生器的知识有了进一步的了解以及如何运用Multisim7软件解决问题，学会如何分析问题、解决问题。
总之，本次课程设计在老师的带领、同学间的帮助及自身努力下，完成了查找资料，选择论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。
通过理论联系实际，提高自身分析、解决问题的能力，为后续的学习打好基础。
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参考文献
八、参考文献
[1]. 童诗白、华成英. 模拟电子技术基础第三版[M].高等教育出版社，2001
[2]. 康华光. 电子技术基础（模拟部分）第四版[M].高等教育出版社，1999
[3]. 朱定华、吴建新、饶志强. 模拟电子技术[M].清华大学出版社，2005
[4]. 高吉祥. 模拟电子技术[M]. 电子工业出版社，2004
[5]. 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计[M].电子工业出版社，2002
[6]. 彭介华. 电子技术课程设计指导[M]. 高等教育出版社，2002
[7]. 陈大钦. 电子技术基础实验—电子电路实验、设计、仿真[M].高等教育出版社，2002
沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 16
沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 14
沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 17
沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 18
沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 19
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