多功能锯齿波发生器实验报告

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1、课程设计说明书课程名称:模拟电子技术课程设计题目:多功能锯齿波发生器的设计学生姓名:专业:电子信息科学与技术班级:电子11-2学号:34指导教师:日期:2013年10月25日11多功能锯齿波发生器的设计一、设计任务与要求1.设计任务运用集成运算放大器为主要器件,设计—个锯齿波产生电路。通过对多功能波型发生器的设计,加深对电子技术、测试测量技术理论的认识,为毕业设计打下良好基础。学会查阅相关资料;提出具体方案;按要求设计好电路图,仿真成功;递交课程设计实验报告2.性能指标要求(1)在控制开关的作用下,能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描

2、控功能;(2)具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能;(3)输出电压幅度在±10V的范围内可调,线性度优于0.01%;(4)要求主要选用集成运放实现;二、方案设计与论证1.设计要求的总体分析锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现,要实现对电路的工作方式控制可以通过电子开关,也可以用手动控制。幅度频率可调锯齿波发生器电路可由集成运放构成,也可以由集成函数发生器8038构成,还可以由555定时芯片构成的自举电路产生。本次设计采用的是集成运放构成的电路。按任务要求,设计电路,计算参数,选择元器件。根据所设计的电路和所选择的元器件绘制电路,并按

3、照调试步骤进行调试。逐步排除故障最终达到设计要求电路的总体方案框图如下:11工作方式控制电路锯齿波发生电路输出电路直流电源一.锯齿波发生器主要由迟滞比较器和RC充放电电路组成。比较器属于信号处理的一种。它的作用是将输入信号的电平进行比较,然后把比较的结果输出,本文采用的迟滞比较器的特点是:当输入增大及减小时,两种情况下的门限电压不相等,传输特性呈现出“滞回”曲线的形状。二.直流稳压电源在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源的组成如图1.4.1所示,它由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路4部分组成三.工作方式控制电

4、路该部分电路控制整个电路的工作,可以控制锯齿波发生电路的工作,可以实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控功能;三.单元电路设计与参数计算(一)锯齿波产生电路1.集成运算放大器图3是集成运放的符号图,1、2端是信号输入端,3、4是工作电压端,5是输出端,在实际中还有调零端,频率补偿端和偏置端等辅助端。集成运算放大器的输入级通常由差分放大电路组成,因此一般具有两个输入端以及一个输出端。图中标有“+”号的是同相输入端,标有“—”号的是反相输入端,当信号从同相端输入时,输出信号和输入信号同相,反之则反相。当集成运放工作在线性区时,它的输入信号电

5、压和输出信号电压的关系是:11(1)式中是运放器的放大倍数,是非常大的,可达几十万倍,这是运算放大器和差分放大器的区别,而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高,一般达几百千欧到几兆欧,因此在实际应用中,常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。理想运算放大器的两个重要指标为:(1)差模输入阻抗为∞;(2)开环差模电压增益Aod为∞。根据这两项指标可知,当理想运算放大器工作在线性区时,因为其输入阻抗为∞,因此在其两个输入端均没有电流,即在图1中,如同两点被断开一样,这种现象称为“虚断”。又因为,根据输入和输出端的关系:,所以认为运放的同

6、相输入端与反相输入端两点的电压相等,如同将该两点短路一样。这种现象成为“虚短”。“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论,常常作为分析许多运放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时,则“虚短”现象不复存在。图3集成运算放大器2.滞回比较器滞回比较器具有电路简单、灵敏度高等优点。在比较电路当中,如果输入电压受到干扰或噪声的影响,在门限电平上下波动,则输出电压将在高、低两个电11平之间反复地跳变,如在控制系统中发生这种情况,将对执行机构产生不利的影响。滞回比较器则克服了单限比较器的这种缺陷。滞回比较器又名施密特触发器,其电路如图2

7、所示。图4滞回比较器电路原理图输入电压Ui经电阻加在集成运放的反相输入端,参考电压Uref经电阻接在同相输入端,此外从输出端通过电阻Rf引回同相输入端。电阻和背靠背稳压管VDz的作用是限幅,将输出电压的幅度限制在Uz。在本电路中,当集成运方反相输入端与同相输入端的电位相等,即时,输出端的状态将发生跳变。其中U+则由参考电压Uref及输出电压Uo二者共同决定,而Uo有两种可能的状态:+Uz或-Uz。由此可见,这种比较器有两个不同的门限电平,故传输特性呈滞回形状,如图3所示。图5滞回比较器的传输特性下面对此电路进行定性的分析:利用叠加原理可求得同相

8、输入端的电位为:11(2)若原先Uo=+Uz,当Ui逐渐增大时,使Uo从+Uz跳变为—Uz所需的门限电平用UT+表示,由上式可知:(3)若原先Uo=-

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