三角波信號(hào)發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　三角波信號(hào)發(fā)生器</b></p><p>　　電路結(jié)構(gòu)如圖所示。由運(yùn)放UB，UC，電阻R1，R2，R3，R4，發(fā)光二極管D1，D2，電容C構(gòu)成，其中UB構(gòu)成比較器，UC，R4，電容C構(gòu)成積分器，R1，R2構(gòu)成比較電壓產(chǎn)生電路，發(fā)光二極管D1，D2構(gòu)成電壓穩(wěn)定電路。</p><p>　　在最初時(shí)刻t0，設(shè)比較器輸出高電平，則由于D2導(dǎo)通（D

2、1截止），所以Ub=+UD（發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓），而最初時(shí)刻，電容器上無(wú)電荷，Uc=0，所以Uo=0，可見(jiàn)此時(shí)Ud(比較器+端電壓)為一個(gè)正電壓（維持比較器輸出高電平）。由于R4上有從左至右電流，所以電容C從左至右充電，電容器電壓增大，輸出電壓從0開(kāi)始降低為負(fù)電壓，Ud也就隨著Uo的降低而從正電壓開(kāi)始降低，到t1時(shí)刻，電容器電壓升高到Um，輸出電壓降低到-Um時(shí)，Ud降低到0，比較器輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出低電平（注意到比較器比較電壓值為0V

3、），Ub也就立即從+ UD 降到-UD，Ud突然從0降到一個(gè)負(fù)電壓，R4上產(chǎn)生一個(gè)從右至左的電流，電容器放電，電容電壓降低，輸出電壓升高，Ud電壓也跟著升高，到t2時(shí)刻，電容器電荷放完，電容電壓降到0，輸出電壓升高到0，注意到此時(shí)Ud還是負(fù)電壓（因?yàn)橐欢藶?，一端為負(fù)值，因此中間值必為負(fù)值），所以R4上從右至左的電流繼續(xù)存在，電容器從右至左反向充電，電容器從右至左電壓升高，輸出電壓繼續(xù)升高，Ud電壓繼續(xù)升高，到t3時(shí)刻，電容器從右至左電

4、壓升高到Um，輸出電壓升高到Um，Ud電壓上升到0，比較器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)</p><p>　　從以上分析可知，當(dāng)輸出電壓Uo=Um時(shí)，輸出信號(hào)開(kāi)始轉(zhuǎn)折，即Um是最大值，即三角波信號(hào)的幅度。而當(dāng)Uo=+Um時(shí)，Ud=0，Ub=-Ub，以此計(jì)算三角波的幅度。</p><p>　　因 </p><p>　　注意到運(yùn)算放大器的虛斷路特性，R1和R2電

5、流相等。</p><p>　　所以三角波幅度 </p><p>　　電容器電壓從0 增加到Um，或者從Um減小到0的過(guò)程，就是1/4個(gè)周期，即電容器上電壓變化Um時(shí)，完成四分之一個(gè)周期，以此計(jì)算三角波的頻率。</p><p><b>　　， </b></p><p>　　而

6、 ，</p><p>　　三角波周期 ， </p><p>　　三角波頻率 </p><p>　　利用改變R1或R2的方法調(diào)節(jié)三角波幅度，利用改變R4的方法調(diào)節(jié)三角波頻率。</p><p>　　若發(fā)光二極管采用綠色發(fā)光管，管壓降約為2.0V，設(shè)計(jì)幅度為2.5V，則可取R1=15K，R2=12K。</p>

7、<p>　　設(shè)計(jì)頻率為1000Hz，取電容為103，則計(jì)算出R4=20K。</p><p>　　若發(fā)光二極管采用紅色發(fā)光管，管壓降約為1.8V，設(shè)計(jì)幅度為4.0V，則可取R1=22K，R2=10K。</p><p>　　設(shè)計(jì)頻率為1000Hz，取電容為103，則計(jì)算出R4=11.36K，取R4=11K。</p><p>　　電路按此參數(shù)安裝元件，計(jì)算出

8、電路的三角波信號(hào)幅度和頻率結(jié)果如下：</p><p>　　電源電壓大小的確定：為了電路的簡(jiǎn)單化，電路采用雙電源供</p><p>　　電，當(dāng)然正負(fù)電壓對(duì)稱。若三角波的幅度為4V，則電源正電壓高于+6V，電源負(fù)電壓低于-6V就可以，但為了留有充分的余量及方便，電源電壓選用正負(fù)12V（為常用電源電壓）。</p><p>　　另外：a點(diǎn)輸出脈沖波，幅度由運(yùn)放LM358的供

9、電電壓決定，頻率與三角波信號(hào)頻率相同。b點(diǎn)輸出脈沖波，幅度由發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓決定，頻率與三角波信號(hào)頻率相同</p><p>　　運(yùn)算放大器UD和電阻R5，R6構(gòu)成輸出三角波信號(hào)幅度調(diào)節(jié)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)R5或者R6的大小可以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)幅度大小，如固定R5不變，調(diào)節(jié)R6的大小，當(dāng)R6調(diào)大時(shí)，電路放大倍數(shù)增大，輸出信號(hào)幅度增大，當(dāng)R6調(diào)小時(shí)，電路放大倍數(shù)減小，輸出信號(hào)幅度減小，注意到這個(gè)反相比例放大電路的放大倍數(shù)為

10、</p><p>　　R所以輸出信號(hào)幅度為</p><p>　　附 三角波的有效值由下面的推導(dǎo)得出。</p><p><b>　　，設(shè)幅度為Um，則</b></p><p><b>　　8</b></p><p>　　單電源供電電路，電路工作原理與雙電源供電電路完全相同。只