模电设计实验报告多功能锯齿波发生器的设计

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1、广旅石油化工考统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：班级：学号：指导教师：日期：年月日多功能锯齿波发生器的设计一、设计任务与要求1.运用集成运算放大器为主耍器件，设计一个锯齿波产生电路；2.在控制开关的作用卜，能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控制功能；3.具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能；4.输出电压幅度在±10V的范围(Aj可调，线性度优于0.01%;二、方案设计与论证本次设计苜先采用比较器输出矩形波，通过积分器将波形转换为三角波，调节电位器，当积分电路的正句积分时问常数

2、远大于反句积分常数，或者反句积分吋间常数远大于正向积分吋间常数吋，那么输出电压U0上升和下降的斜率相差很多，就可以获得鋸齿波。利用二极管的单向导电性使积分电路两个方向的积分通路相同，就可得到鋸齿波发生电路。再将输出接到同向求和运算电路，就能得到直流偏置的效果。方案一、锯齿波发生器电路可以由集成函数发生器8038构成方案二、锯齿波发生器电路也可以由555定吋芯片构成的自举电路产生方案三、鋸齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，对电路的工作方式控制可以通过电子幵关，也可以用手动控制。由于题目的要求，本设计采用的是集成运放构成的电路。电路的总体方案框图如卜、锅齿波

3、发生器直流稳压电源一▽迟滞比较器、')(^2电源变压器_.--[―I'Ixz-一(整流电路充放电吋间常数三、单元电路设计与参数计算3.1锯齿波发生器电路：设二极管导通的等效电阻可忽略不计，电位器的滑动端移到最上端。当U01=+Uz时，D1导通，D2截止，输出电压的表达式为：uo-+wo(Zo)⑽随时问线性下降。当=-收时，D2导通，D1截止，输出电压的表达式为：U0(/<3+/

4、为：T=—•R^cR2T2=Z2—Zl—2—•(/?3+/?VV)CRi所以震荡周期为:2/?i(2/?3+/?vv)C^2将兄和设为电位器，则调整凡和尺2、爪的附值以及C的容量，可以改震荡周期。调整的值可以改变的输出波形的占空比，以及鋸齿波上升和下降斜率。根据积分器的特点，锅齿波的转换须将吋间常数设置的尽量小一点，可以选择C为0.Oluf和0.luf,稳压管稳压值为10V,电位器凡取10KQ,尺2取20KQ,爪取5KQ,/?3取100Q,取500£2,/?5取5KQ。3.2直流偏置电阻的计算直流偏置调节电路：同向求和电路屮，多个输入信号同吋作用于集成运

5、放的同向输入端。根据运算关系，得：RoR\RnR3ui+Ui+Ui2R3RioRiM句输入端电位为:up=Rp^+^--,^)其中R，Ri。//RnHRn经计算可得：在此电路屮，输入Ui为上一级的的输出，Uii输入+15V，Ui2输入_15V，(1)当7?9、凡3取10K，/?10取5K，7?n取5K吋，经计算，口」•得Wo为+10V;(2)当尺9、穴13取5K，/?1G取5K,取2.1K时,经计算,可得以0为—10V。因此电路屮可设/?n=10K,电位器凡0、取10K,尺9取10K。四、总原理图及元器件清单1.总原理图电路如图:2.元件清单表

6、4元器件淸单元件序号型号及主要参数数量110V/1.5W稳压管2个2二极管1N41482个3单运放LM3183个4电位器10kQ4个5电位器20kQ1个6500Q、100Q电阻各1个710kQx5kQx1kQ电阻各1个8瓷片电容luF各1个五、仿真调试与分析5.1.1锯齿波发生器主要冇迟滞比较器和RC充放电电路组成。比较器属于信号处理的一•种，他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。实验采用的迟滞比较器的特点是：单输入增大及减少时，W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，迟滞比较器电路如图a所示：lh^r-□ipr+

7、Ut^Uz^(b)电压传输特性Ri.R1+R2,IkRiR1+R2Uz,当U!<-UT，Uy+UT，UO=-UZQ当U!〉+Uf,UX〉U!，，因而UO=-UZ,所以UP=-Uro<-Ur,uo=+Uzo可见，从+仏跃变为-仏和从-仏跃变为+仏的阈值电压是不同的，电压传输特性如图(b)所示。RC充放电电路:由于集成运放的同相输入端通过R’接地，U尸如.%“虚地”。电路中电容C的电流等于流过电阻R的电流输出电压与电容上电压的关系为Un=-ucIflJ电容上电压等于其电流的积分，故«0=-去+1*0M在求解td

8、ljt2吋间段的积分值吋式屮4(0为积分起始时刻的输出电压，即积分