-.z.模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題:設(shè)計(jì)制作一個(gè)產(chǎn)生正弦波—方波—三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換器專業(yè)班級(jí)：電信本學(xué)生**：學(xué)號(hào)：46指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：01/05設(shè)計(jì)制作一個(gè)產(chǎn)生正弦波－方波－鋸齒波函數(shù)轉(zhuǎn)換器一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、輸出波形頻率*圍為0.02KHz~20kHz且連續(xù)可調(diào)；2、正弦波幅值為±2V；3、方波幅值為2V；4、三角波峰-峰值為2V，占空比可調(diào)；5、分別用三個(gè)發(fā)光二極管顯示三種波形輸出；6、用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±12V）。二、方案設(shè)計(jì)與論證設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生三種不同的波形分別為正弦波、方波、三角波。正弦波可以通過RC橋式正弦波振蕩電路產(chǎn)生。正弦波通過滯回比較器可以轉(zhuǎn)換成方波，方波通過一個(gè)積分電路可以轉(zhuǎn)換成三角波，只要調(diào)節(jié)三角波的占空比就可以得到鋸齒波。各個(gè)芯片的電源可用直流電源提供。方案一1、直流電源部分電路圖如圖1所示圖1直流電源2、波形產(chǎn)生部分正、反積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)的積分電路方案一：正、反積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)的積分電路滯回比較器LC正弦波振蕩電路滯回比較器LC正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路與RC橋式正弦波振蕩電路的組成原則在本質(zhì)上是相似的，只是選頻網(wǎng)絡(luò)采用LC電路。在LC振蕩電路中，當(dāng)f=f0時(shí)，放大電路的放大倍數(shù)數(shù)值最大，而其余頻率的信號(hào)均被衰減到零；引入正反饋后，使反饋電壓作為放大電路的輸入電壓，以維持輸出電壓，從而形成正弦波振蕩。方案二直流電源部分同上2、電路圖如圖2所示圖2正弦波—方波—三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換電路方案論證LC正弦波振蕩電路特別是方案一所采取的電感反饋式振蕩電路中N1與N2之間耦合緊密，振幅大；當(dāng)C采用可變電容時(shí)，可以獲得調(diào)節(jié)*圍較寬的振蕩頻率，最高頻率可達(dá)幾十兆赫茲。由于反饋電壓取自電感，對(duì)高頻信號(hào)具有較大的電抗，輸出電壓波形中常含有高次諧波。因此，電感反饋式振蕩電路常用在對(duì)波形要求不高的設(shè)備之中，如高頻加熱器、接受機(jī)的本機(jī)振蕩電路等。另外由于LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較高，所以放大電路多采用分立元件電路，必要時(shí)還應(yīng)采用共基電路。因此對(duì)于器材的選擇及焊接的要求提高了。相反，RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較低，一般在1MHz以下，它是以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)，以電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路為放大環(huán)節(jié)，具有振蕩頻率穩(wěn)定，帶負(fù)載能力強(qiáng)，輸出電壓失真小等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。另外對(duì)于器材的要求也不高，都是寫常見的的集成塊、電容、電位器等。在布局方面，簡(jiǎn)單，清晰！綜合對(duì)比兩種方案，我選擇第二種方案。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、直流電源（1）、整流電路設(shè)變壓器副邊電壓U2=, U2為其有效值。則：輸出電壓的平均值輸出電流的平均值IO(AV)=0.9U2/RL脈動(dòng)系數(shù)S== 2/3=0.67二極管的選擇最大鎮(zhèn)流電流IF>1.1最高反向工作電壓URM>1.1（2）、濾波電路UO(AV)=U2(1-T/4RLC)當(dāng)RLC=(3~5)T/2時(shí)，UO(AV)=1.2U2脈動(dòng)系數(shù)為S=濾波后的電壓：（3）、穩(wěn)壓電路在穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓管所起的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻R上電壓或電流的變化進(jìn)行補(bǔ)償，來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。限流電阻R是必不可少的元件，它既限制穩(wěn)壓管中的電流使其正常工作，又與穩(wěn)壓管相配合以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。一般情況下，在電路中如果有穩(wěn)壓管存在，就必然有與之匹配的限流電阻。1)穩(wěn)壓電路輸入電壓UI的選擇：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般選取UI=(2~3)UOUI確定后，就可以根據(jù)此值選擇整流濾波電路的元件參數(shù)。2)穩(wěn)壓管的選擇：UZ=UO;IZma*-IZmin>ILma*-ILmin;穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流IZM>=ILma*+ILmin3）限流電阻R的選擇：通過查手冊(cè)可知：IZMIN<=IDZ<=IZMA*;計(jì)算可知:=（UImin-UZ)/(IZ+ILma*）Rmin=(UIma*-UZ)/(IZM+ILmin)其中變壓器用220V~15V規(guī)格的選的三端穩(wěn)壓器為：LM7812、LM7912，整流用的二極管可用1N4007，電解電容用3300ufC7與C8可用220Uf電容C3與C3可用0.3322UfC5與C6可用0.1uF，發(fā)光二極管上的R用1KΩ。波形轉(zhuǎn)換部分（1）、RC正弦波振蕩電路的參數(shù)設(shè)計(jì)RC正弦波振蕩電路圖如圖3所示令R2=R’=R圖3RC正弦波振蕩電路F=Uf\Uo=整理可得F=令W。=1/RC,則f。=1/2ПRC,根據(jù)起振條件和幅值平衡條件Au=U。/Up=1+Rf/R1≥3，整理得：Rf≥2R1因?yàn)檩敵霾ㄐ晤l率*圍為0.02KHz－20KHz,取C=0.22Uf,故R=(0.02K-3.6K),用5K的電位器去調(diào)，且正弦波的幅值為2V,故R1用10K的電位器，Rf用50K的電位器。正弦波發(fā)生器仿真電路圖如圖4所示圖4RC正弦波振蕩電路的仿真電路圖方波滯回比較器正弦波——方波轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)原理如圖方波滯回比較器正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路圖5正弦波—方波轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)原理方框圖滯回比較器如圖6所示，其電壓傳輸特性如圖7所示圖6滯回比較器圖7電壓傳輸特性電路組成：集成運(yùn)放uA741,R5,R6由于是正弦波—方波轉(zhuǎn)換電路，輸出端加一個(gè)限流電阻R7=2K,根據(jù)設(shè)計(jì)要求方波幅值為2V，因此選擇的穩(wěn)壓二極管可選用穩(wěn)壓為3.3V的，共兩個(gè)。仿真電路圖如圖8所示圖8仿真電路圖正、反積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)的積分電路方波——鋸齒波轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)原理如圖9所示正、反積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)的積分電路鋸齒波方波發(fā)生電路鋸齒波方波發(fā)生電路圖9方波——鋸齒波轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)原理電路組成：積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路如圖10所示圖10積分運(yùn)算電路由于“虛地”，U-=0, 故：Uo=-Uc由于“虛斷”，i1=iC,故： Ui=i1R=icR得：；τ=RC（積分時(shí)間常數(shù)）由上式可知，利用積分電路可以實(shí)現(xiàn)方波——三角波的波形變換。(2)占空比可調(diào)電路方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真圖如圖11所示圖11方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真圖由于是方波—三角波波轉(zhuǎn)換電路，因此在第二個(gè)集成塊的輸出端加上個(gè)限流阻R5=2K,根據(jù)設(shè)計(jì)要求三角波的峰—峰值為2V，且占空比可調(diào)。Uo=-Uz(t1-t0)+UO(t0)當(dāng)Uo=Uz(t2-t1)+UO(t1)T=,取R9、R5為10K的電位器，R8為50K電位器。解之可得：R6=282/T=282f=0.0968K~9.68K，因此取R6=10K，積分電路中C=220nf,改變占空比的二極管可選用2個(gè)1N4007,補(bǔ)償電阻R12可選取10K，以保證集成運(yùn)放輸入級(jí)差分放大電路的對(duì)稱性。四、總原理圖及元器件清單1、總原理圖（1）、直流電流如圖12所示圖12直流電源（2）、正弦波—方波—三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖13所示圖13正弦波—方波—三角波函數(shù)轉(zhuǎn)換電路元件清單元件清單如表1所示元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注（價(jià)錢）變壓器15V19元三端穩(wěn)壓器LM781211.2元三端穩(wěn)壓器LM791211.2元電阻68Ω、2K、10K15K、1K3、1、31、20.1元芯片Ua74131.5元電位器5K、50K2、10.5元電位器10K40.5元電容0.22uf30.5元二極管1N400780.1元發(fā)光二極管50.3元穩(wěn)壓管3.3V20.25元大號(hào)焊接板12.0元大電容耐壓35V以上3300uf、220uf2、20.5元小電容0.1uf、0.33uf2、20.3元導(dǎo)線13元表1元件清單安裝與調(diào)試直流穩(wěn)壓電源（1）、按所設(shè)計(jì)得電路圖在電路板上做好布局，準(zhǔn)備焊接電路板。（2）、用萬用表測(cè)得輸出為+11.9V和-12.1V，與理論值有一定的誤差；并且測(cè)出7812、7912輸入與輸出的壓差分別為+9.2和-9.2，并記錄。2、正弦波、方波、三角波波形轉(zhuǎn)換（1）、按照設(shè)計(jì)好的電路圖正確地布局好電路，焊接電路板.（2）、經(jīng)“起振”調(diào)試后用示波器可測(cè)得各輸出端的波形，并記錄。（3）、用示波器讀出格數(shù)，計(jì)算峰—峰值；然后用數(shù)字毫伏表讀出其有效值，并記錄。(4)、調(diào)節(jié)各個(gè)電位器，用函數(shù)發(fā)生器的輸入端測(cè)出各個(gè)波形的頻率*圍，并記錄。性能測(cè)試與分析1、直流電源部分輸出：+11.9V，-12.1V。穩(wěn)壓塊電勢(shì)差：LM7812為9.2V，LM7912為9.2V。誤差分析：LM7812端的輸出：（11.9-12）/12100%=0.83%。LM7912端的輸出：（12.1-12）/12100%=0.83%。2、波形轉(zhuǎn)換部分經(jīng)“起振”調(diào)試后用示波器可測(cè)得各輸出端的波形，并記錄。用示波器讀出格數(shù)，計(jì)算峰—峰值；然后用數(shù)字毫伏表讀出其有效值，并記錄。調(diào)節(jié)各個(gè)電位器，用函數(shù)發(fā)生器的輸入端測(cè)出各個(gè)波形的頻率*圍，并記錄。數(shù)據(jù)記錄：（1）、正弦波（幅值可調(diào)、頻率可調(diào)）峰-峰值：Up-p=22=4V有效值為：U=4/2=1.41V頻率調(diào)節(jié)*圍為：187.6HZ—12.67KHZ相對(duì)誤差：（）/1.41100%=0.31%（2）、方波峰-峰值：Up-p=2.52V=5V有效值為：U=5/2=1.768V相對(duì)誤差：|2.5-2|/2100%=25%（3）、三角波峰-峰值：Up-p=22V=4V有效值為：U=4/2=1.414V相對(duì)誤差：|2-2|/2100%=0誤差分析：電路參數(shù)選擇不合理焊電路板的時(shí)候，焊點(diǎn)時(shí)間太長(zhǎng)了，影響了器件的阻值焊點(diǎn)不緊湊直流電源輸出的信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的±12V讀數(shù)時(shí)未正視電位器太多了，不便于調(diào)節(jié)七．結(jié)論與心得實(shí)驗(yàn)結(jié)果：若正弦波失真，可調(diào)電位器R1,若不能穩(wěn)幅，則調(diào)電位器Rf。調(diào)節(jié)電位器的滑動(dòng)端可以改變占空比。調(diào)節(jié)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電位器可改變正弦波的頻率。心得：這次的課程設(shè)計(jì)的方案很快就出來了，可是，由于電位器太多了，特別不好調(diào)試。調(diào)了一天才終于調(diào)試出來，雖然久，但是心里還是有一點(diǎn)的成就感，因?yàn)閺男【蛯?duì)電有種恐懼感。這次的課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多，不僅僅是課內(nèi)的知識(shí)，比如，我們必須將所學(xué)的理論知識(shí)同客觀實(shí)際相結(jié)合，才能真正的學(xué)好！而且，團(tuán)隊(duì)合作在試驗(yàn)中有著舉足輕重的重要。參考文獻(xiàn)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第四版童詩白與華成英主編,高等教育.（2006）；《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試》（第二版）謝自美主編,華中理工大學(xué)；《模擬電子技術(shù)》王港元主編,機(jī)械工業(yè).（1994）《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（模擬部分）康華光主編,高等教育.（1999）?！峨娮蛹夹g(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》畢滿清主編，機(jī)械工業(yè)，2006《電子線路線性部分（第四版）》謝嘉奎主編高等教育，1999《電子實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》——贛南師*學(xué)院物理與電子信息學(xué)院.物理與電子信息學(xué)院模擬電路課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表專業(yè)：電子信息工程班級(jí)：電信本**：46**：課題名稱設(shè)計(jì)制作一個(gè)產(chǎn)生正弦波－方波－鋸齒波函數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)任務(wù)與要求①

輸出波形頻率*圍為0.02KHz~20kHz且連續(xù)可調(diào)；②

正弦波幅值為±2V，；③

方波幅值為2V；④

鋸齒波峰-峰值為2V，占空比可調(diào)；⑤

分別用三個(gè)發(fā)光二極管顯示三種波形輸出；

=6\*GB3⑥用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±12V）。設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：=1\*GB3①有合理的方案設(shè)計(jì)和論證、電路參數(shù)的計(jì)算、總原理圖和清單。（0-20分）=2\*GB3②電路板制作、調(diào)試規(guī)*，有詳細(xì)制作和調(diào)試過程。（0-10分）=3