【正文】 礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 14 三角波 正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 圖 三角波 正弦波產(chǎn)生電路 三角波 —— 正弦波的變換電路主要由差分放大電路來完成。 差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：022 /1id TCE UUaII a I e?? ? 011 /1 id TCE UUaII a I e??? ? 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 15 式中 /1CEa I I?? 0I —— 差分放大器的恒定電流； TU —— 溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為 25oc時(shí)， UT≈ 26mV。 如果 Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為 444 34midmU TtTUU TtT? ??????? ? ?? ????? ???? ??? 0 22TtT tT???????????????? 式中 Um—— 三角波的幅度； T—— 三角波的周期。 為使輸出波形更接近正弦波，由圖可見： （ 1） 傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好； （ 2） 三角波的幅度 Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。 （ 3） 圖為實(shí)現(xiàn)三角波 —— 正弦波變換的電路。其中 Rp3調(diào)節(jié)三角波的幅度， Rp4調(diào)整電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)電阻 R11用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容 C1,C2,C3為隔直電容， C4為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。 圖 三角波 — 正弦波變換 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 16 函數(shù)發(fā)生器的總電路圖 圖 函數(shù)發(fā)生器的總電路圖 4 電路的參數(shù)選擇及計(jì)算 芯片的確定 函數(shù)發(fā)生器的運(yùn)算放大器 A1和 A2可以用雙運(yùn)算放大器 UA741，本實(shí)驗(yàn)用功能基本相同的 UA747代替，同樣達(dá)到效果。其引腳圖如圖 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 17 圖 運(yùn)算放大器芯片 UA747引腳圖 三極管的確定 三極管在仿真中用三極管 2N1711。由于器件買不到用 S9018同樣可以達(dá)到效果， S9018是 NPN高頻小功率硅管，其放大倍數(shù)實(shí)測為 100左右。其他參數(shù)如下： Vcb0=30V， Vce0=15V，Icm=50mA， Pcm=400mW， fT=700MHz 其他元器件型號(hào)及參數(shù)的計(jì)算 比較器 A1與積分器 A2的元件計(jì)算如下。 223O m CCRUVR? 即 223411 2 3OmCCURRV? ? ? 取 2 10RK??，則 3 33RK??，取 3 33RK?? 電阻 。 取平衡電阻 1 2 3/ / 10R R R K? ? ? 由 32 4 24 ( )Rf R R R w C? ? 即 342 24 RR Rw R C f?? 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 18 當(dāng) 1 10ZHf ?? ? ?時(shí)，取 1CF?? ，則 42 ( ~ )R Rw k? ? ?，取 4 ??， Rw2為100KΩ電位器。當(dāng) 10 100ZHf ?? ? ?時(shí) ，取 100C nF? 以實(shí)現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換， R4及 RP2的取值不變。取平衡電阻 5 10Rk??。 三角波 —— 正弦波變換電路的參數(shù)選擇原則 是：隔直電容 C C C5要取得較大，因?yàn)檩敵鲱l率很低，取 345 470C C C F?? ? ?，濾波電容 6C 視輸出的波形而定，若含高次斜波成分較多， 6C 可取得較小， 6C 一 般為幾十皮法至 。 本實(shí)驗(yàn)取 C6 為 100Nf。 R11=20歐與 Rw4=100歐姆相并聯(lián)，以減小差分放大器的線性區(qū)。差分放大器的幾靜態(tài)工作點(diǎn)可通過觀測傳輸特性曲線，調(diào)整 Rw4及電阻 R確定。 最后確定 R為 。 電路圖中還有電阻 RB1需要確定值，原定為 。當(dāng) RB1太大時(shí)會(huì)出現(xiàn)上下峰被削平的圖像，太小時(shí)波形為三角波，不能轉(zhuǎn)換為正弦波。調(diào)整其阻值，直到出現(xiàn)理想的正弦波輸出波形為止，此時(shí) RB1為 450歐。 5 Multisim 軟件 電路仿真 方波 —— 三角波發(fā)生電路的仿真 接好 兩個(gè)芯片 正負(fù)直流源和地線，在方波輸出端引出一條導(dǎo)線，接到仿真軟件中的示波器，注意接好地線，打開開關(guān)。這時(shí)示波器上面有方波波形出現(xiàn)。調(diào)節(jié)電位器 Rw2可以調(diào)節(jié)波形 的頻率 。調(diào)節(jié)電位器 R6，可以看到方波輸出的幅值從 0變化到 。如圖 所示。波形為完整的方波，最大輸出幅值由圖可以讀出為 ，與理論設(shè)計(jì)有微弱的誤差。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 19 圖 方波最大輸出波形 同樣的方法，可以看到三角波的波形輸出。調(diào)節(jié)電位器 R8，則三角波輸出幅度從 0變化到 ，符合課程設(shè)計(jì)的要求。 如圖 ，三角波最大的輸出幅度為 ，與設(shè)計(jì)的要求十分貼切。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 20 三角波 —— 正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真 如 節(jié)所介紹，可以使正弦波輸出在示波器上顯示。如圖 所示，正弦波的輸出波形并不理想，出現(xiàn)的嚴(yán)重的失真。這時(shí)電位器 Rw3 阻值是 0%。把 Rw3 調(diào)到 100%，這時(shí)波形又出現(xiàn)的另一種形狀，如圖 所示，輸出波形為三角波。調(diào)節(jié)電位器 Rw3，看輸出波形，使著輸出波形靠近正弦波。最后可以看到電位器調(diào)到 12%時(shí)，波形為正弦波，如圖 所示，這就是理想的正弦波輸出。調(diào)節(jié)電位器 R11 可以使正弦波輸出幅值從 0變化到 。由圖可以看到輸出的最大幅值為 。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 21 圖 電位器 Rw3為 0%時(shí)正弦波輸出端的波形 圖 電位器 Rw3為 100%時(shí)正弦波輸出端的波形 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 22 圖 電位器 Rw3為 12%時(shí)正弦波輸出端的波形 波形調(diào)出來后，接入不同的電容 C C C7，可以粗調(diào)輸出信號(hào)的頻率；當(dāng)接入 C1=1uF時(shí)，調(diào)節(jié)電位器 Rw3,頻率可以從 10H到 160Hz；當(dāng)接入 C2=100nF時(shí)，調(diào)節(jié)電位器 Rw3,頻率可以從 78H到 ；當(dāng)接入 C3=1nF時(shí)，調(diào)節(jié)電位器 Rw3,頻率可以從 4kHz到 。但是當(dāng)頻率達(dá)到太大的情況下輸出波形出現(xiàn)失真情況。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 23 6 電路的安裝與調(diào)試 方波 三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試 安裝方波 —— 三角波產(chǎn)生電路 （ 1）把兩塊 UA741集成塊插入洞洞板； （ 2）分別把各電阻和電容按照電路圖插入板，在背面大致確定線路的走向； （ 3）安裝輸出和直流源的正負(fù)及接地端。 （ 4）焊接，注意安全。 調(diào)試方波 —— 三角波產(chǎn)生電路 （ 1）接入電源后，用示波器進(jìn)行雙蹤觀察； （ 2）分別調(diào)節(jié)方波和三角波的輸出端電位器