锯齿波信号发生器课程设.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.53M 资料格式：doc 举报版权申诉

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锯齿波信号发生器的设计技术指标要求：频率 f=500Hz，Vp-p=10V。课题内容：（一）原理结构说明一、滞回比较器在单限比较器中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，R 都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定抗干扰能力。从反相输入端输入的滞回比较器电路如图(a)所示，滞回比较器电路中引入了正反馈。 uI R 1 － A ＋ R 2 R 3 DZ uo 1 uo UZ -UT +UT UZ

±UZ (a)电路 (b)电压传输特性从集成运放输出端的限幅电路可以看出，uo=±UZ。集成运放反相输入端电位 uN=uI，同相输入端电位 uP  R1 R1+R2 UZ 根据“虚短”uN=uP，求出的 uI 就是阈值电压，因此得出 ±UT  R1 R1+R2 UZ 当 uI<-UT，uN+UT，uo=-UZ。当 uI>+UT，uN>uP，因而 uo=-UZ，所以 uP=-UT。uI<-UT，uo=+UZ。可见，uo 从+UZ 跃变为-UZ 和 uo 从-UZ 跃变为+UZ 的阈值电压是不同的，电压传输特性如图(b)所示。在我们所设计的锯齿波发生器中，滞回比较器由运放 U1 和电阻 Rb,R1,R4 所组成。通过由稳压管 D1,D2 和限流电阻 R3 构成的输出限幅电路，从而输出方波波形。其中调节电阻 Rb,R1 可改变锯齿波的幅值和一定范围的频率。调节滞回比较器的稳幅输出 D1,D2 值，可调整方波输出幅值，可改变积分时间，从而在一定范围内改变锯齿波的频率。二、积分电路如图所示的积分运算电路中，由于集成运放的同相输入端通过 R’接地， 2

uN=uP=0，为“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 uo=-uc 而电容上电压等于其电流的积分，故在求解 t1 到 t2 时间段的积分值时式中为积分起始时刻的输出电压，即积分运算的起始值，积分的终值是 t2 时刻的输出电压。当 uI 为常量时，输出电压当输入为方波时，则输出电压波为三角波。若改变占空比，即能得到我们所要的锯齿波波形。在我们所设计的锯齿波中，积分电路由运放 U2 和电阻 R2，电容 C1 所构成。调节 R2,C1 可以改变频率，从而得到我们所要的效果。三、充放电控制电路充放电控制电路为正反向二极管和电位器的组合，使得充、放电时间不同，即可得到占空比可调的波形发生器。 3

在我们所设计的锯齿波中，通过调节电位器 Rw 来调整充放电时间常数，从而实现左锯齿波发生器和右锯齿波发生器。（二）设计框图方波锯齿波滞回比较器充放电控制电路积分电路（三）电路仿真及问题处理一、仿真设置及波形图整个电路由运放 U1 和电阻 Rb,R1,R4 构成正相输入的滞回比较器，稳压管 D1,D2 和限流电阻 R3 构成的输出限幅电路，输出信号经充放电控制电路，改变充放电时间常数，调节占空比，后输出占空比不同的方波信号，再经积分电路后形成锯齿波信号。而锯齿波类似三角波又作为输入信号，为滞回比较器提供输入源。锯齿波信号发生器电路图 4

完成电路后对电路进行 Bias Point Detail 和 Transfer Function 设置。点击 Setup Analysis。在我们所要的参数前面挑勾。模拟仿真参数设置如下图瞬态分析设置必须输入 Print Step 和 Final Time，后两个可不填。点击 OK Transfer Function 如下图模拟仿真结果： 5

点击显示偏置电压值各节点电压如图点击显示偏置电压值各支路电流如图点击 Simulate 按钮，将进行电路的检查，后点击出现 MicroSim Probe 的页面。点击 Trace→Add，输入我们所要的输出的电压符号。 6

输出电压 V(2)矩形波波形输出电压 V(3)矩形波波形 7

输出电压 V(4)锯齿波波形 V(1)是 V(2)经过积分器后输出的波形，即锯齿波是矩形波积分后的结果。而他们的占空比相同。输出电压 V(4) 与 V(3)波形 8

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