課程設(shè)計---矩形波發(fā)生器

1、<p>　　設(shè)計題目：矩形波發(fā)生器</p><p><b>　　一、課程設(shè)計的目的</b></p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)2-1課程設(shè)計》是學(xué)習(xí)理論課程之后的實踐教學(xué)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(shù)基礎(chǔ)2-1（模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)）》課程中所學(xué)的理論知識和實驗技能。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，在教師指導(dǎo)下完成查找資料，

2、選擇、論證方案，設(shè)計電路，安裝調(diào)試，分析結(jié)果，撰寫報告等工作。使學(xué)生初步掌握模擬電子電路設(shè)計的一般方法步驟，通過理論聯(lián)系實際提高和培養(yǎng)學(xué)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(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)后的工作打下一定的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　設(shè)計說明</b></p><p>　　1.設(shè)計方案選擇論證</p><p><b

3、>　　(1)概述</b></p><p>　　在電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)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(shè)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(yùn)放和電阻組成滯回比較器，電阻和電容構(gòu)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(jìn)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(shè)計方案框圖</b></p><p>　　設(shè)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(shè)計</b></p><p>　　RC充放電回路的設(shè)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(shè)：C=1μF R=2kΩ</p><p>　　滯回比較器電路的設(shè)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(shè)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(shè)計</p>

9、<p>　　如果要求矩形波的占空比能夠根據(jù)需要進(jìn)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(dāng)忽略二極管VD1、VD2的導(dǎo)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(shè)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(gòu)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(dāng)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(fù)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(fù)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(fù)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(jié)果與分析</b></p><p>　　當(dāng)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(dāng)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(shè)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(shè)計體會</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能

21、力和獨立思考的能力。在設(shè)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(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)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(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．楊素行主編：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程》第三