電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分課程設(shè)計(jì)方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-10 12:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)方波 —— 三角波 —— 正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 課程設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo) .組裝 .調(diào)試 函數(shù)發(fā)生器； ：正弦波 .方波 .三角波； ： 10— 10000HZ 范圍內(nèi)可調(diào)； ：方波 UPP≤ 24V，三角波 UPP=8V,正弦波 UPP＞ 1V。 時(shí)間安排 理論講解，老師布置課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)選題開始查找資料； 課程設(shè)計(jì)時(shí)間為 1周。 （ 1）確定技術(shù)方案、電路，并進(jìn)行分析計(jì)算， 時(shí)間 1天； （ 2）仿真設(shè)計(jì)與分析，時(shí)間 2天； （ 3）總結(jié)結(jié)果，寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，時(shí)間 2天。 武漢理工大學(xué)《電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分》課程設(shè)計(jì) 7 3. 各組成部分的工作原理 方波發(fā)生電路的 工作原理 此電路由反相輸入的滯回比較器和 RC 電路組成。 RC 回路即作為遲滯環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過 RC 沖、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓 UO=+UZ，則同相輸入端電位 UP=+UT,UO 通過 R3 對(duì)電容 C 正向充電，如圖中箭頭所示。反相輸入端電位 n 隨時(shí)間的增長而逐漸增高，當(dāng) t 趨于無窮時(shí)，Un 趨于 +UZ；但是 Un=+Ut，再稍增大， UO 從 +UZ 躍變?yōu)?Uz，與此同時(shí) UP從 +Ut 躍變?yōu)?UT。隨后， UO 又通過 R3 對(duì)電容反相充電，如圖中虛線箭頭所示。UN 隨時(shí)間逐漸增長而減低，當(dāng) T趨于無窮大時(shí)， UN 趨于 UZ；但是，一旦 UN=UZ再減小， UO 就從 UZ 躍變?yōu)?+UZ， UO 從 UT 躍變?yōu)?+UT，電容又開是正向充電。上述過程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。 運(yùn)放 741 工作原理與電路圖 uA741 是美國仙童公司較為早期的產(chǎn)品 ,由于其性能完善 ,如差模電壓范圍和共模電壓范圍寬 ,增益高 ,不需外加補(bǔ)償 ,功耗低 ,負(fù)載能力強(qiáng) ,有輸出保護(hù)等 ,因此具有較廣泛的應(yīng)用 . 圖 2 運(yùn)放 741 工作原理與電路圖 武漢理工大學(xué)《電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分》課程設(shè)計(jì) 8 圖 3 引腳電路 方波 —— 三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 R112354U1R2R3 5 0 %R p 1R4 5 0 %R p 212354U2C1R 1 7 圖 4 方波 —— 三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 武漢理工大學(xué)《電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分》課程設(shè)計(jì) 9 公式 1—— 比較器的門限寬度 公式 2 方波 —— 三角波的周期 圖 5 比較器電壓傳輸特性 圖 6 輸出波形 工作原理如下： 若 a 點(diǎn)斷開，運(yùn)算放大器 A1 與 R R2 與 R RP1 組成電壓比較器， C1為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即 U=0，同相武漢理工大學(xué)《電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分》課程設(shè)計(jì) 10 輸入端接輸入電壓 Uia， R1 稱為平橫電阻。比較器的輸出 UO1 的高電平等于正電源電壓 +Vcc,低電平等于負(fù)電源電壓 Vcc(︱ +Vcc︱ =︱ Vcc︱ ),當(dāng)比較器的U+=U=0 時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出 Uo1 從高電平跳到低電平 Vcc ，或者從低電平Vcc 跳到高電平 Vcc。設(shè) Uo1=+Vcc,則 3122 3 1 2 3 1( ) 0C C iaR R PRU V UR R R P R R R P? ?? ? ? ?? ? ? ? 將上式整理， 得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限單位 Uia為 Uia=13 2RPR R??(+Vcc)=13 2RPR R??Vcc 若 Uo1=Vcc, 則比較器翻轉(zhuǎn)得上門限電位 Uia 為 Uia+=13 3RPR R??(VEE)=13 2RPR R?Vcc 比較器的門限寬度 Un=Uia— Uia+=213 2RPR R?Icc 由以上公式可得到比較器的電壓傳輸特性，如圖 3— 71 所示。 A 點(diǎn)斷開后，運(yùn)放 A2 與 R RP C1 及 R17 組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波 UO1,則 積分器的輸出 Uo2 為 Uo2=1)24( 1 CRpR ?? ? dtUo1 Uo1=+Vcc 時(shí)， Uo2=1)24( )( CRpR Vcc???t=1)24( CRpR Vcc??t Uo1=VEE時(shí)， Uo2=1)24( )( CRpR Vee???t=1)
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