三角波原理以及应用.docx

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1、&广京诲详大学课程设计报告题目：方波-三角波产生设计与仿真课程名称：模拟、数字电路课程设计学生姓名：学号：所在专业：所在班级：指导教师：日期：论文（设计）任务书课程编号J1630017课程名称模拟、数字电路课程设计周数1实施地点电子技术实验室班级电气1071人数32起止时间第十八周形式集中分散指导教师孔艳秀论文（设计）进度安排1、周一至周二：查阅资料，进行原理分析2、周三：电路设计与EDA仿真3、周四：老师指导与答疑，地点另定。可以进电子实验室做实物。4、周五：上午继续仿真，或做实物。下午各班长交本班设计报告，论文（设计） 内容一、设计一个用集成运算放大器构成的方波-三角波产生电路。指 标要求

2、如下：1、方波重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度（6-6.5）V。2、三角波重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度（1.5-2） V。3、 频率检测检测出频率值并用数码管显示二、参考电路：模电教材P441图8.3.7；数电教材（P245/74LS161； P157/74LS48，七段管BS201，至少有四位）。要使用一个开关，起启 动和停止计数作用。要求（包括纪律 要求和报 告书要求）1、根据任: 进行仿真，2、设计必:下进行。3、设计报- 与相关计算 果。有实物务确定电路方案，并选取兀件参数。使用Workbentch EDA使输出指标满足任务中的规定，并给出输出波形和数据。须独立

3、进行为主。若有实物制作可以小组形式在教师指导告内容包括：总体方案，系统各环节电路设计，相关说明。设计报告前面附此任务书，后含有电路设计图和仿真结0的可以提交实物。模拟、数字课程设计报告【总体方案】:用集成运算放放大器构成方波一一三角波产生电路。指标要求如下：1、方波：重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度土（6-6.5）V。2、三角波：重复频率500Hz，相对误差5%，脉冲幅度（1.5-2） V。3、频率检测：检测出频率值并用数码管显示因此该电路需要有矩形波发生电路，然后将输出的方波作为积分运算电路的 输入，在积分运算电路的输出端就可得到三角波电压。这样就实现了方波一一三 角波产生电路。再

4、加入频率计测出频率，并通过用计数器和数码管的显示来求频 率。【各部分电路设计】:矩形波（方波）发生电路因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以比较器是它 的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求两种状态自动地相互转换，所以电路 需引入负反馈；因为输出状态需按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化。 因此它由滞回比较器和RC电路组成。RC回路作为延迟环节，又作为反馈网路。如图所示uIP图1滞回电压比较器1u j oU_Z1 k1 11uar-u th : i0U :th11-uZ图2滞回电压比较器的直流传递特性R31u阈值电压:图中滞回比较器输出电压uo=Uz，|土 U =+Ri

5、 UT R + R z通过调整参数R1与R2可以改变Uc的幅值，调整R1、R2、R3和电容C的数 值可以改变电路的振荡频率。要改变输出电压Uo的振幅，则要换稳压管以改变 Uz。根据要求可以设置稳压管的Uz=6V。R1和R2的阻值可设置为10k。电容C和R则根据要求在仿真中调节，用频率计来测试，使输出频率为500Hz。三角波发生电路将滞回电压比较器级联一积分器，再将积分器的输出作为比较器的输入， 如图4所示。由于积分器可将方波变为三角波，而比较器的输入又正好为三 角波，因此可定性判断出，图4电路的输出电压uo1为方波，uo2为三角波， 如图5所示。下面分析其振荡周期。图4方波一一三角波发生器积分

6、器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半，由积分器关系式1 TU =-U - j 。七(U )dt th th RC t0Z2UthT U RC z2RU =二 U th R Z 注意到2 ，故T 4R3CR 1 RL2振荡频率则为f i R f2T 4R3CR1图5方波一一三角波发生器的输出波形方波一一三角波发生器的设计（1）双稳压二极管的稳定电压根据方波幅值选取，电阻R3根据双稳压 二极管的最大电流确定。（2）电阻R1和R2根据三角波的幅值确定。（3）电阻R和电容C则根据振荡频率要求确定，电容C的值不宜太大， 以减小积分误差。频率检测电路测方波发生电路输出的方波的频率

7、，将输出的方波作为计数器的CP输入，使其 计数，并用数码显示管显示。数码管显示的数字就是通过计数器的波形数（CP 脉冲个数），设置一个开关，控制CP的输入，由数码显示管显示的数值来判断输 出方波的频率。同理也可得到三角波的频率。【电路设计图】:方波一一三角波发生器7 .5kVEE -15VC1VCCR12.17BW 15V52.5 vVDZ215VU7U3容 Oscilloscope-XSClU5用测量器测屈值:VCCUI.彩 Oscilloscope-XSCl-LOAD -CLRCh3rinel_ALi.uDLi V0.000 VLI.UDLI VCh3nriel_Ei 1.74ti V 1

8、.743 V -:微9 VTime5D5.695 us1.494 ms988.610 usX position 0TmebaseScale 2UU us/DivReverseExt. Triggeruh annel mUhsnri&l BScale 5 WDiuY position 0ScaleY/T Aid B/A A/BLevel0-I GType Sing.Nor.加tTriggerABY position 0NoneAC |D 阿 J_AC_dJD元件值:R1 = 2.178kQ , R2 = 7.5kQR3 = 10kQ , C = 167.05nF 根据理论的值：f 二 1 二 R

9、2 日 515 .3HZ T4 R 3 CR1U 方二 5.5 + 0.7 = 6.2VU 三二 R_ U 方 w 1.8V 2由仿真的出的值：f = 500 .314 HZU 方二 6.009 VU 一 = 1.742 V仿真结果分析： 方波：A=6.009V,满足要求6V6.5V误差 E=(6.009-6.2)/6.2e-3.08%，满足要求10%三角波：A=1.898V,满足要求1.5V2.0V误差 E= (1.742-1.8) /1.8-3.22%，满足要求10%频率：f=500.314Hz,要求 500Hz误差 E= (500.314-515.3) /515.3-2.91%，满足要求10%