課程設計---矩形波發(fā)生器

1、<p>　　設計題目：矩形波發(fā)生器</p><p><b>　　一、課程設計的目的</b></p><p>　　《電子技術基礎2-1課程設計》是學習理論課程之后的實踐教學環(huán)節(jié)。目的是通過解決比較簡單的實際問題鞏固和加深在《電子技術基礎2-1（模擬電子技術基礎）》課程中所學的理論知識和實驗技能。訓練學生綜合運用學過的電子技術基礎知識，在教師指導下完成查找資料，

2、選擇、論證方案，設計電路，安裝調(diào)試，分析結果，撰寫報告等工作。使學生初步掌握模擬電子電路設計的一般方法步驟，通過理論聯(lián)系實際提高和培養(yǎng)學生分析、解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學習、畢業(yè)設計和畢業(yè)后的工作打下一定的基礎。</p><p><b>　　設計說明</b></p><p>　　1.設計方案選擇論證</p><p><b

3、>　　(1)概述</b></p><p>　　在電子技術應用領域，除了需要正弦波信號外，有時還需要許多非正弦波信號，如矩形波，常作為信號源被廣泛地應用于無線電通信以及自動測量和自動控制等系統(tǒng)中。</p><p><b>　　設計方案選擇論證</b></p><p>　　矩形波發(fā)生器的電路實際上由一個滯回比較器和一個RC充放電回

4、路組成。其中集成運放和電阻組成滯回比較器，電阻和電容構成充放電回路，穩(wěn)壓管和電阻的作用是鉗位，將滯回比較器的輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。</p><p>　　如果要求矩形波的占空比能夠根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，則可以通過改變電路中充電和放電的時間常數(shù)來實現(xiàn)。</p><p><b>　　設計方案框圖</b></p><p>　　設計方案的整體框圖

5、如圖1所示。</p><p>　　圖1 矩形波發(fā)生電路框圖</p><p><b>　　單元電路設計</b></p><p>　　RC充放電回路的設計</p><p>　　RC充放電回路如圖2所示。</p><p><b>　　R</b></p><p&

6、gt;<b>　　C</b></p><p>　　圖2 RC充放電回路</p><p>　　設：C=1μF R=2kΩ</p><p>　　滯回比較器電路的設計</p><p><b>　　電路如圖3所示</b></p><p><b>　　R3</b&

7、gt;</p><p><b>　　u0</b></p><p><b>　　R2</b></p><p><b>　　R1</b></p><p><b>　　VDZ</b></p><p>　　圖3 滯回比較器電路</p

8、><p>　　按設計要求取穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓UZ=3 V</p><p>　　由 T=2RCln(1+)== </p><p><b>　　則===0.142</b></p><p>　　取 =28.4 kΩ 則R2=200kΩ</p><p>　　占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路的設計</p>

9、<p>　　如果要求矩形波的占空比能夠根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，則可以通過改變電路中充電和放電的時間常數(shù)來實現(xiàn)，如圖4所示。</p><p><b>　　VD1</b></p><p><b>　　R'W</b></p><p><b>　　R''W</b></p>

10、;<p><b>　　VD2</b></p><p>　　圖4 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路</p><p>　　當忽略二極管VD1、VD2的導通電阻時，可求得電容充電和放電的時間分別為</p><p>　　輸出波形的震蕩周期為</p><p><b>　　矩形波的占空比為</b>&l

11、t;/p><p>　　按設計要求占空比：0.2～0.8連續(xù)可調(diào)，則</p><p><b>　　=0.2</b></p><p><b>　　=0.8</b></p><p><b>　　于是選擇</b></p><p><b>　　=2 kΩ&l

12、t;/b></p><p><b>　　=6 kΩ</b></p><p><b>　　原理圖</b></p><p>　　完整原理圖如圖5所示。VD1</p><p><b>　　RR'w</b></p><p><b>　

13、　R''w</b></p><p><b>　　ucVD2</b></p><p><b>　　R3uO</b></p><p><b>　　C</b></p><p><b>　　R2</b></p><

14、;p><b>　　R1</b></p><p><b>　　VDZ</b></p><p>　　圖5 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器原理圖</p><p>　　電容C兩端的電壓uC以及輸出電壓uO的波形如圖6所示</p><p>　　圖6 電路的波形圖</p><p>　

15、　電路所用元件如表1所示。</p><p>　　表1 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路元件表</p><p><b>　　測試方案</b></p><p>　　在Multisim中構建占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 仿真電路</b></p>&l

16、t;p>　　當電位器RW滑動端調(diào)在中間位置時，由虛擬示波器可見，輸出波形為正負半周對稱的矩形波，電容上的電壓uC為充放電波形，如圖8所示。</p><p>　　圖8 T1=T2時的波形圖</p><p>　　將電位器RW的滑動端向上移動，由虛擬示波器可見，矩形波的正半周期T1增大，而負半周T2減小。相反，如RW的滑動端向下移動，則正半周T1減小，負半周T2增大。如圖9,圖10所示。

17、</p><p>　　圖9 T1〈T2時的波形圖</p><p>　　圖10 T1〉T2時的波形圖</p><p><b>　　測試驗證結果與分析</b></p><p>　　當RW的滑動端調(diào)至最下端時，波形圖如圖9所示?？蓽y得此時</p><p><b>　　T1=0.7 ms&l

18、t;/b></p><p><b>　　T2=2.8 ms</b></p><p>　　T=T1+T2=3.5ms</p><p>　　占空比D2=T1/T=0.7/3.5=0.2</p><p>　　當RW的滑動端調(diào)至最上端時，波形圖如圖10所示?？蓽y得此時</p><p><b&g

19、t;　　T1=2.8 ms</b></p><p><b>　　T2=0.7ms</b></p><p>　　T=T1+T2=3.5 ms</p><p>　　占空比D1=T1/T=2.8/3.5=0.8</p><p>　　由虛擬示波器圖形可知，頻率，幅度和占空比基本滿足設計要求的f=1000Hz,<

20、/p><p>　　U=3V,D在0.2~0.8連續(xù)可調(diào)。存在誤差的原因主要是元件參數(shù)誤差，測量誤差等。</p><p><b>　　設計體會</b></p><p>　　通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能

21、力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．楊素行主編：《模擬電子技術基礎簡明教程》第三