方波三角波发生电路的设计及仿真

长春理工大学

国家级电工电子实验教学示范中心学生实验报告

——学年第学期

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实验项目 方波三角波发生电路的设计及仿真

实验时间 实验台号 预习成绩

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一、实验目的

1、学习用集成运算放大器构成的方波和三角波发生电路的设计方法。

2、学习方波和三角波发生电路主要性能指标的测试方法。

二、实验原理

1．方波和三角波发生电路型式的选择

由集成运放构成的方波和三角波发生器的电路型式较多，但通常它们均由滞回比较器和积分电路组成。按积分电路的不同，又可分为两种类型：一类是由普通RC 积分电路和滞回比较器所组成，另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器所组成。

简单的方波和三角波发生电路如图3-1所示。其特点是线路简单，但性能较差，尤其是三角波的线性度很差，负载能力不强。该电路主要用作方波发生器，当对三角波要求不高时，也可选用这种电路。

图3-1 简单的方波和三角波发生电路

更常用的三角波和方波发生电路是由集成运放组成的积分器与滞回比较器组成，如图3-2所示。由于采用了由集成运放组成的积分器，电容C 始终处在恒流充、放电状态，使三角波和方波的性能大为改善，不仅能得到线性度较理想的三角波，而且也便于调节振荡频率和幅度。

图3-2 方波和三角波发生电路

分析图3-2电路可知，方波和三角波的振荡频率相同，其值为：

12

41R R RC f ⋅

=

。方波的输出幅度

VCC 5 0 DC 12

VEE 6 0 DC -12

X1 0 2 5 6 4 UA741

X2 8 0 5 6 9 UA741

C1 2 4 1U

.MODEL DMOD D IS=2E-14 RS=3 BV=4.85 IBV=1UA .LIB EVAL.LIB

*V4 4 0 1

*.DC V4 -5 5 0.01

*.DC V4 5 -5 0.01

.TRAN 5US 12MS

.PROBE

.END

1、运行.TRAN语句，可获得：

图3-3 输出方波电压波形

图3-4 输出三角波电压波形

2、运行.DC 语句, 可获得：

（1）运行第1个.DC 语句

（2）运行第2个.DC 语句

图3-5 滞回比较器的电压传输特性。

六、思考题

1、运放采用LM324（高速运放）后会对波形产生什么影响，你能否用仿真波形说明？

输出方波电压波形

输出三角波电压波形

参考的输入网单文件如下：

A drvie

R4 1 2 500

R1 4 8 10K

R2 8 1 20K

R3 9 1 100

DZ1 1 10 DMOD

DZ2 0 10 DMOD

VCC 5 0 DC 12

VEE 6 0 DC -12

X1 0 2 5 6 4 LM324

X2 8 0 5 6 9 LM324

C1 2 4 1U

.MODEL DMOD D IS=2E-14 RS=3 BV=4.85 IBV=1UA

.LIB EVAL.LIB

*V4 4 0 1

*.DC V4 -5 5 0.01

*.DC V4 5 -5 0.01

.TRAN 5US 12MS

.PROBE

.END

因为LM324具有电源电压范围宽的特点，所以T变小了，减小了频率的调节范围。

2、R3的作用是什么?增大其值是否可以？

R3是稳压管的限流电阻，R3的阻值是由稳压管Dz来确定的，所以可以根据Dz的情况来增大。

3、测得的信号频率与理论值进行比较？

f的测量值f'=1/T=1kHz，理论值f'=1kHz，f=f'，所以测得的信号频率与理论值相同。

4、测出电压比较器的门限值？并与理论计算值比较。

测量的电压比较器的门限值为V上=6.0097V，V下=-6.0096V，理论值为V上=6V，V下=-6V。

由于仪器存在误差，所以测量值与理论值在误差允许范围内相同。

七、总结分析

（1）通过该仿真实验的测量分析，了解了集成运放的特性，及积分，微分电路的要求。

（2）电路的门限值与温度有关，稳压管的恒流电阻应根据稳压管的稳压电流来确定。