電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-方波三角波正弦波發(fā)生器(編輯修改稿)
2024-12-05 10:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 形，因?yàn)樨?fù)載的變動(dòng)將拉動(dòng)波形的崎變 。 方案二原理框圖 圖 2 正弦波、方波、三角波信號(hào)發(fā)生器的原理框圖 RC 正弦波振蕩電路、電壓比較器、積分電路共同組成的正弦波 — 方波 — 三角波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法， 電路框圖如上。 先通過(guò) RC 正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，再通過(guò)電壓比較器產(chǎn)生方波，最后通過(guò) 積分電路 形成三角波。 此電路具有良好的正弦波和方波信號(hào)。但經(jīng)過(guò)積分器電路產(chǎn)生的同步三角波信號(hào)，存在難度。原因是積分器電路的積分時(shí)間常數(shù)是不變的，而隨著方波信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度同時(shí)改變。若要保持三角波幅度不變，需同時(shí)改變積分時(shí)間常數(shù)的大小。 積分電路 RC 正弦波振蕩電路 電壓比較器 正弦波 方波 三角波 3 函數(shù)發(fā)生器的選擇 方案 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器 S101 全部采用晶體管 )，也可以采用集成電路 (如單片函數(shù)發(fā)生器模塊 8038)。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題未采用單片函數(shù)發(fā)生器模塊 8038。 方案一的電路結(jié)構(gòu)、思路簡(jiǎn)單，運(yùn)行時(shí)性能穩(wěn)定且能較好的符合設(shè)計(jì)要求，且成本低廉、調(diào)整方便，關(guān)于輸出正弦波波形的變形，可以通過(guò)可變電阻的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)整。而方案二，關(guān)于三角 波的缺陷，不是能很好的處理，且波形質(zhì)量不太理想，且頻率調(diào)節(jié)不如方案一簡(jiǎn)單方便。綜上所述，我們選擇方案一。 3．各組成部分的工作原理 方波發(fā)生電路的工作原理 圖 3 由 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器 利用 555 與外圍元件構(gòu)成 多諧 振蕩器， 來(lái)產(chǎn)生方波的原理 。 用 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖 3 所示。接通電源后，電容 C2 被充電，當(dāng)電容 C2 上端電壓 Vc 升到 2Vcc/3 時(shí)使 555 第 3 腳 V0 為低電平，同時(shí) 555 內(nèi)放電三極管 T導(dǎo)通，此時(shí)電容 C2 通過(guò) R Rp 放電， Vc 下降。當(dāng) Vc 下降到 Vcc/3 時(shí)， V0 翻轉(zhuǎn)為高電 4 平。電容器 C2 放電所需的時(shí)間為 tpL= ( R3 +Rp) C2ln2 (31) 當(dāng)放電結(jié)束時(shí)， T 截止， Vcc 將通過(guò) R R Rp 向電容器 C2 充電， Vc 由 Vcc/3 上升到 2Vcc/3 所需的時(shí)間為 tpH= (R1+R3+ Rp) C2ln2=( R1+R3+ Rp) C2 (32) 當(dāng) Vc 上升到 2Vcc/3 時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè) 周期性的矩形波。電路的工作波形如圖 4，其震蕩頻率為 f=1/（ tpL+tpH） =(R1+2R3+2Rp) C2 (33) 圖 4 由 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器工作波形 方波 三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 圖 5 積分電路產(chǎn)生三角波 RC 積分電路是一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號(hào)運(yùn)算電路。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用積分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。此外， RC 積分電路還可以用于延時(shí)、定時(shí)以及各種波形的產(chǎn)生或變換。 由 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器 輸出的方波經(jīng) C4 耦合輸出， 如 圖 5 所示為 RC 積分 5 電路， 再經(jīng) R 與 C 積分，構(gòu)成接近三角波 。其基本原理是電容的充放電原理。 三角波 正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作 原理 圖 6 三角波產(chǎn)生正弦波原理圖 原理：采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波 。 總電路圖 圖 7 函數(shù)發(fā)生器總電路圖 總電路圖的原理： 555 定時(shí)器接成多諧振蕩器工作形式， C2 為定時(shí)電容， C2 的充電回路是 R2→ R3→ RP→ C2； C2 的放電回路是 C2→ RP→ R3→ IC 的 7 腳 (放電管 )。由于R3+RP》 R2，所以充電時(shí)間常數(shù)與放電時(shí)間常數(shù)近似相等，由 IC 的 3 腳輸出的是近似對(duì)稱方波。按圖所示元件參數(shù)，其頻率為 1kHz 左右，調(diào)節(jié)電位器 RP 可改變振蕩器的頻率。方波信號(hào)經(jīng) R C5 積分網(wǎng)絡(luò)后，輸出三角波。 三角波再經(jīng) R C6 積分網(wǎng)絡(luò)，輸出近似
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