实验六集成运算放大器组成的波形变换与产生电路
一．实验目的
1．掌握运放在开环，正反馈下的特点
2．熟悉比较器电路，搞清其工作原理
3．掌握正弦波发生器，方波发生器，三角波发生器的电路及其工作原理
二．实验原理
1．运放在开环，正反馈下的特点
运放在开环或引入正反馈下，它工作在限幅区（非线性工作区），这时运放有两个重要特点：1）运放的两个输入端不取电流。
上门限电压OM f
11
1V R R R V +=
当OM O V V -=时
直至1f R 2R =时振荡稳定。二极管两端并联电阻R 2用于适当削弱二极管的非线性影响，以改善输出波形。
三．实验内容
1． 滞回比较器
1）按图6—3接好电路。 2）观察输入、输出波形。
输入加正弦信号，频率f = 150HZ ，大小V i = 2V （有效值），用示波器观察V i ，V O 的波形（注意将V i 接CH 1，V O 接CH 2）。
3） 观察、测量传输特性曲线。
将示波器置于X —Y 显示方式，观察传输特性曲线，测出传输特性曲线上输出电压的限幅值，输入电压的两个门限电压值。
2．方波信号发生器
1）按图6—4（a ）接好电路。 2）观察V O 、V C 的波形，分别在R = 10K 、R = 20K 的情况下测量V O 、V C 的峰峰值V OPP 、V CPP ，振荡周期T ，频率 f ，且和理论值相比较。
3．三角波信号发生器
1）按图6—5 ( a ) 接好电路。
2）用示波器观察V O1、V O2的波形，测量三角波的峰峰值V O2m ，周期T ，且和理论值相比较。
4．正弦波信号发生器 1）按图6—6接好电路。
2）调整电路使之振荡，观察输出电压波形，测量振荡频率。
适当调节电位器R P ，使电路产生振荡，用示波器观察输出波形，应为稳定的最大不失真正弦波，测量输出电压的大小V Om （峰值），周期T ，计算出振荡频率T
1
f =
，且与理论值相比较。
3）验证幅度平衡条件
在输出为稳定的最大不失真正弦波情况下，测量V +（V f ）、V-、V O ，验证同相比例放大器放大倍数f
O
V V A =
是否等于3（V +、V-、V O 均为有效值，用交流毫伏表测量）。 5．设计一个方波信号发生电路，要求方波的频率为2KHZ 。
四．预习要求
1．搞清运放在开环，正反馈下的基本特点。
2．搞清滞回比较器的基本电路及其工原理。对图6—5（a ）中同相输入滞回比较器，分析其电压传输特性)V (f V 2O 1O = 。
3．对方波、三角波信号发生器实验电路，理论计算它们的振荡周期，频率，输出电压的峰峰值，以便和测量值相比较。理论计算正弦波振荡器实验电路的振荡频率。
4．复习示波器的X —Y 显示、测量方法。
五．思考题
1．反相输入滞回比较器与同相输入滞回比较器的传输特性曲线有何不同？ 2．试推导方波发生器，三角波发生器振荡周期公式。
3．正弦波发生器中，集成运放的两个输入端是否应等电位，运放工作在线性区还是非
线性区？实验测得v_、v o是否相等，这是为什么？
六．实验仪器及器材
1．电子技术实验箱MS-ⅢA型1台2．直流稳压电源（±12V）DS-2B-11 1台3．双踪示波器502B型1台4．函数发生器EE1641B型1台5．交流毫伏表1台6．集成运放OP07 2只
电子技术课程设计报告 ——波形产生及变换 姓名：Frege 专业班级：电气合1402 所属学院：电气工程与自动化学院 指导老师：王允建 2016 年 7 月 1 日
波形产生与变换电路的设计 摘要 波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求。本文利用555定时器构成多谐振荡器产生方波，然后分别通过积分、滤波电路输出三角波、正弦波、三倍频率正弦波。放大器件为LM324N四路放大器，以积分、傅立叶分解等为理论基础，通过运放构成的各种滤波电路对方波进行各种波形变换。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。实验包括仿真与实际连线两步，仿真采用Multisim仿真软件，连线采用面包板。 关键词：555定时器；LM324N四路放大器；Multisim仿真；面包板接线
The design of the signal and conversion circuit Abstract Waveform generators are widely used in major universities and research establishments. With advances in technology, social development, a single waveform generator already cannot satisfy people's needs. In this paper constitutes a 555 timer multivibrator generating a square wave, then respectively through integral, filter circuit and output triangle wave, sine wave, triple frequency sine wave. Amplifying device is LM324N, based on the theory of integral, Fourier decomposition and so on, through the op-amp composition of various filter circuit wave for the various waveform transformation. Its production cost is not high, the circuit is simple, easy to use, effectively saving manpower, material resources, have practical value. Experiments include simulation and actual connection step, simulation using Multisim simulation software, connect using breadboard. Keywords:555 timer; LM324N four-way amplifier; Multisim simulation; breadboard connection
实验九利用函数电路实现波形变换 —、实验目的 1 、利用二极管非线性特性 , 实现三角波→正弦波的变换。 2 、利用差分对管的饱和与截止特性，实现三角波→正弦波变换。 二、预习要求 1 、预习方波产生电路和方波→三角波的变换电路工作原理。 2 、预习三角波→正弦波的变换电路和工作原理。 三、实验仪器设备 1 、双踪示波器 2 、万用表 3 、高频电路实验装置 四、实验电路和工作原理 1 、二极管波形变换电路工作原理 从三角波和正弦波的波形上看 , 二者主要的差别在波形的峰值附近 , 其余部 分都很相似 . 因此只要设法将三角波的幅度按照一定的规律逐段衰减 , 就能 将其转换为近似正弦波 . 见图 9.1 所示 . 用二极管将三角波近似转换为正弦波的实验电路见图 9.2 。图中 , R4 ～ R7,D1 ～ D3 负责波形的正半周， R8 ～ R11,D4 ～ D6 负责波形的的下半周， R2 和 R3 为正负半周共用电阻， R1 对输入的三角波进行降压。在正半周的变换过程中，设 R4 ～ R7 都取值为 1.2K Ω, 在正半周 , 当 D1 ～ D3 都不导通时， C 、 B 、 A 点的电压分别为 1.25V,2.5V,3.75V 。在波形变换的过程中 , 由于二极管的非线性特性，加上输入函数的时间关联性 , 不同时刻二极管上所承受的电压是不同的。为了分析的方便 , 我们假设二极管的正向导通电压为 0.5V, 则当输入电压高于 1.75V 时 , 二极管 D3 导通，输出电压高于 1.75V ；当输入电压高于 3V 后 , 二极管 D2 导通 , 输出电压高于 3V; 当输入电压高于 4.25V 后 , 二极管 D1 导通 , 输出高于 4.25V. 以此类推 , 便可近似得到正弦波形 . 若增大电阻 R4 的值 , 可以降低波峰时的电压降 , 以适应不同输入电压的变换要求 . 负半周的变换原理与此相类似 , 读者可以自行分析。
7-1 判断下面所述的正误 1. 串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体相当于一个电感而起作用。 （ ） 2. 电感三点式振荡器的输出波形比电容三点式振荡器的输出波形好。 （ ） 3. 反馈式振荡器只要满足振幅条件就可以振荡。 （ ） 4. 串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体相当于一个电感而起作用。 （ ） 5. 放大器必须同时满足相位平衡条件和振幅条件才能产生自激振荡。 （ ） 6. 正弦振荡器必须输入正弦信号。 （ ） 7. LC 振荡器是靠负反馈来稳定振幅的。 （ ） 8. 正弦波振荡器中如果没有选频网络，就不能引起自激振荡。 （ ） 9. 反馈式正弦波振荡器是正反馈一个重要应用。 （ ） 10. LC 正弦波振荡器的振荡频率由反馈网络决定。 （ ） 11. 振荡器与放大器的主要区别之一是：放大器的输出信号与输入信号频率相同， 而振荡器一般不需要输入信号。 （ ） 12. 若某电路满足相位条件（正反馈），则一定能产生正弦波振荡。 （ ） 13. 正弦波振荡器输出波形的振幅随着反馈系数F 的增加而减小。 （ ） 7-2 并联谐振回路和串联谐振回路在什么激励下（电压激励还是电流激励）才能产生负斜率 的相频特性？ 解：并联谐振回路在电流激励下，回路端电压V 的频率特性才会产生负斜率的相频特性，如图(a)所示。串联谐振回路在电压激励下，回路电流I 的频率特性才会产生负斜率的相频特性， 如图(b)所示。 7-3 电路如题7-3图所示，试求解：(1)R W 的下限值；(2)振荡频率的调节范围。 题7-3图 解：(1) 根据起振条件 ''2,2f W W R R R R k 故R w 的下限值为2k 。 (2) 振荡频率的最大值和最小值分别为 0max 11 1.62f kHz R C ， 0min 1211452()f Hz R R C 7-4 在题7-4图所示电路中，已知R 1=10k Ω，R 2=20k Ω，C = μF ，集成运放的最大输出电压
一设计目的 1.集成运算放大电路当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反 馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系，在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。 2.本课程设计通过Mulitisim编写程序几种运算放大电路仿真程序，通过输入 不同类型与幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证，并利用Protel软件对实现对积累运算放大电路的设计，并最终实现PCB版图形式。二设计工具：计算机，Mulitisim，Protel软件 三设计任务及步骤要求 1)通过Mulitisim编写程序运算放大电路仿真程序，通过输入不同类型与 幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证。输入电压波形可以任意选取，并且可对输入波形的运算进行实时显示，并进行比较； 2)对设计完成的运算放大电路功能验证无误后，通过Protel软件对首先对电 路进行原理图SCH设计，要求：所有运算放大电路在一张原理图上； 输入输出信号需预留接口； 3)设计完成原理图SCH后，利用Protel软件设计完成印制板图PCB，要求：至 少为双层PCB板； 四设计内容 1集成运算放大器放大电路概述
集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。 2集成运放芯片的选取和介绍 由于LM324具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，而本次电子设计实验对精度要求不是非常高,LM324完全满足要求,因此我们这里选用LM 324作为运放元件 LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图。 3运放电路基本原理及其Mulitisim仿真 3.1．同相比例运放电路
第八章脉冲波形的产生和变换 一、填空题 1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。 2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。 3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（,）产品，为7555的是（,）产品。 4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。 5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。 6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。 7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、 ______、______等。 8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。 9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。 10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。 11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。外加触发信号，电路由_____翻转到_____。电容充电时，电路由______自动返回至______。 二、选择题 1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。 A.多谐振荡器触发器 C.施密特触发器触发器 2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
学号： 课程设计 题目波形转换电路的设计 学院理学院 专业电子信息科学与技术 班级 姓名 指导教师 2012 年 1 月23 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信科xxx班 指导老师：工作单位：武汉理工大学理学院 题目：波形转换电路的设计 初始条件：直流稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求： 设计一种波形转换电路，要求产生频率可调的方波，并且能够实现方波转换为三角波。 测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图，以及输出电压值。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）以集成电路运算放大器LF353为主，设计一种波形转换电路（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排： 课程设计时间：20周－21周 20周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 21周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。 指导教师签名：年月日 系主任（或负责老师）签名：年月日
脉冲波形的产生与变换 脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路直接产生所需的矩形脉冲。这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。 9.1 多谐振荡器 自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。多谐振荡器通常由门电路和基本的RC电路组成。多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。 9.1.1门电路组成的多谐振荡器 多谐振荡器常由TTL门电路和CMOS门电路组成。由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快, 故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。 (1)由TTL门电路组成的多谐振荡器 由TTL门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。 ①简单环形多谐振荡器
(a) (b) 图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。图9－1（ｂ）为各点波形图。 简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。 ② RC环形多谐振荡器 如图9－2所示,RC环形多谐振荡器由3个非门（G1、G2、G3）、两个电阻（R、RS）和一个电容C组成。电阻RS是非门G3的限流保护电阻,一般为100Ω左右；R、C为定时器件,R 的值要小于非门的关门电阻,一般在700Ω以下,否则,电路无常工作。此时,由于RC的值较大,从u2到u4的传输时间大大增加, 基本上由RC的参数决定,门延迟时间tpd可以忽略不计。 图9－2 RC环形多谐振荡器 ａ.工作原理 设电源刚接通时,电路输出端uo为高电平,由于此时电容器C尚未充电,其两端电压为零,则u2、u4为低电平。电路处于第1暂稳态。随着u3高电平通过电阻R对电容C充电,u4电
物理与电子工程学院 《模拟电路》课程设计 题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路专业电子信息工程专业 班级14级电信1班 学号 学生姓名邓清凤 指导教师黄川 完成日期：2015 年12 月 目录 1 设计任务与要求 (1) 2 设计方案 (1) 3设计原理分析 (1) 4实验设备与器件 (3) 4.1元器件的引脚及其个数 (3) 4.2其它器件与设备 (3) 5实验内容 (4) 5.1 RC正弦波振荡器 (4) 5.2方波发生器 (4) 5.3三角波发生器 (4) 6 总结思考 (5) 7 参考文献 (5) 用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 姓名：邓清凤 电子信息工程专业 [摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。
[关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器 1 设计任务与要求 （1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。 （2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。 （3）撰写课程设计报告。 （4）答辩、并提交课程设计报告书 2 设计方案 方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。 缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。 图1 集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 方案二：用8038制作的多波形信号发生器 优点：具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件 缺点：成本较高。 图2 8038制作的多波形信号发生器 注：本课题只采用方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 3设计原理分析 由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用最常用的，线路比较简单的几种电路加以分析。
目录 摘要................................................................................................................................................ 1概述. (1) 2设计原理 (2) 2.1 555定时器简介 (2) 2.2用555定时器构成的施密特触发器 (3) 2.3电路原理图 (5) 3 Proteus仿真 (6) 4调试过程及结论 (9) 5心得体会 (17) 参考文献 (18)
摘要 施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。因此，施密特触发器有三个大的特点：1、波形变换。可将三角波、正弦波等变成矩形波；2、脉冲波的整形，数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，获得较理想的矩形脉冲；3、脉冲鉴幅。幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。 主要功能和特色简介： 1、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比不是50% 2、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比是50% 3、将给定频率的正弦波变成脉冲波，脉冲波占空比是50% 4、将给定频率的三角波（正弦波）转换成间断式方波 5、将给定频率的三角波（正弦波）进行分频 关键词：Proteus仿真，施密特触发器，555定时器，波形变换
实验五 集成运放波形产生电路 一 实验目的 （1）掌握由集成运算放大器构成RC 桥式振荡器，电压比较器，三角波产生器的工作原理。 (2)研究负反馈强弱对正弦波振荡器输出波形的影响 （3）观察正弦波输出电压V 。与选频网络电压Vp 之间的关系(Vp=1/3V 。) （4）学习用示波器测量各输出电压频率和幅值的方法。 （5）进一步掌握正负电源的接法。 二 实验仪器（略） 三 实验电路与实验原理 （1）实验电路： （2）实验原理 图中运放A1构成的RC 桥式振荡器产生正弦波输出，其振荡频率为RC 21 f f 0π= = 在频率f 0 下，正反馈网络的反馈系数3 1 V V F 0f == ，只有同相放大器的放大倍数 3R R 1A 1 f =+ =时，才能满足振荡的振幅平衡条件1A F =，因此应1f R 2R =。为了使电路起振应使AF 略大于1，即应R f 略大于2R 1，这可由调节R v1来实现。当输出波形失真时刻减少R f ( 调节Rp Vo V o1 Vo2 A1 A2 A3 Rf Vf
3 运放A2组成电压比较器，工作原理： 当 Vp=V o> V N V o1=V om>0 V
Vom T1 四实验步骤与实验内容 （1）按电路原理图接好线 （2）用示波器观察V。的波形，调节Rp是Vo基本不失真，测f o测=？并于理论值f o理进行比较。 （3）调节Rp观察负反馈对Vo的影响 （4）在Vo不失真的情况下，用示波器测Vp与V o的波形，验证V p≈1/3Vo （5）在Vo不失真的情况下，用示波器观察Vo1的波形，并测量其频率和幅度 （6）调节Rp1改变Vo1的占空比 （7）调节Rp1使V n=0，使Vo1为占空比为50％的方波，用示波器观察Vo1，Vo2的波形， 测Vo2的频率f o=？，测三角波德高度h=? 并与理论之比较。 五实验报告要求： （1）叙述正弦波振荡电路，电压比较器，三角波发生器的工作原理。 （2）将实测f o与理论f o进行比较，分析产生误差的原因。 （3）正确绘画Vp与Vo的波形 （4）绘画V o与V o1的正确波形（占空比为50％）指出方波的频率。 （5）绘画Vo1与V o2的正确波形，指出三角波的频率。计算h理=?并与测量值h测比较？ （6）实验体会。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信科xxx班 指导老师：工作单位：武汉理工大学理学院 题目：波形转换电路的设计 初始条件：直流稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具 体要求） 1、技术要求： 设计一种波形转换电路，要求产生频率可调的方波，并且能够实现方波转换为三角波。测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图，以及输出电压值。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）以集成电路运算放大器LF353为主，设计一种波形转换电路（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排：
课程设计时间：20周－21周 20周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 21周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。指导教师签名：年月日系主任（或负责老师）签名：年月日 目录 1 技术指标 (1) 2 设计方案及其比较 (1) 2.1 方案一 (1) 2.1.1 设计RC文式桥振荡器 (2) 2.1.2 设计过零比较器 (3) 2.2 方案二 (4) 2.3 方案比较 (5) 3 实现方案 (5) 3.1 实验原理图 (5) 3.2 工作原理 (6) 3.2.1 设计方波发生器 (6) 3.2.2 设计积分器 (7) 3.3 各元器件功能 (9) 3.4 测试线路布线图 (9) 4 调试过程及结论 (10)
物理与电子工程学院《模拟电路》课程设计 题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 专业电子信息工程专业 班级14级电信1班 学号1430140227 学生姓名邓清凤 指导教师黄川
完成日期：2015 年12 月 目录 1 设计任务与要求 (3) 2 设计方案 (3) 3设计原理分析 (5) 4实验设备与器件 (8) 4.1元器件的引脚及其个数 (8) 4.2其它器件与设备 (8) 5实验内容 (9) 5.1 RC正弦波振荡器 (9) 5.2方波发生器 (11) 5.3三角波发生器 (13) 6 总结思考 (14) 7 参考文献 (15)
用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 姓名：邓清凤 电子信息工程专业 [摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。 [关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器 1 设计任务与要求 （1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。 （2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。 （3）撰写课程设计报告。 （4）答辩、并提交课程设计报告书 2 设计方案 方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。 缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。
第六章 波形发生与变换电路 〖本章主要内容〗 1、在模拟电子电路中测试信号和控制信号； 2、自激振荡的概念； 3、正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡的区别；正弦波振荡电路中选频网络的组成； 4、正弦波振荡的条件，正弦波振荡电路的组成； 5、矩形波发生电路原理及组成； 6、矩形波、三角波和锯齿波发生电路的原理及组成； 7、电压-电流转换电路、精密整流电路和电压-频率转换电路的组成和工作原理； 〖本章学时分配〗 本章分为3讲，每讲2学时。 第二十二讲 非正弦波发生器 一、主要内容 1、方波发生器 1）电路结构 方波发生器是由滞回比较器和RC 定时电路构成的，电路见教材P375图8.39(a)所示。 2） 工作原理及波形分析 电源刚接通时，设Uc=0，Uo=+Uz 21Z 2P ,R R U R U += 所以,电容C 充电，Uc 升高。 当N C U U =≥P U 时，Z o U U -=，所以 21Z 2P R R U R U +-=，电容C 放电，Uc 下降。 当N O U U =≤P U 时，Z O U U +=，返回初态。如此周而复始产生振荡。电路输出波 形见教材P375图8.39(b)所示。由于充电和放电时间常数相同，故输出Uo 的高低电平宽度相等，故为方波发生器。 3） 振荡周期 方波的周期Ｔ用过渡过程公式可以方便地求出 )21ln(212 3R R C R T + = 4）电路特点 改变R 3、C 及R 2/R 1的比值，可改变周期T 。 2、占空比可调的矩形波电路 1）电路结构 显然，为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C 的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路见教材P374图8.38（a ）所示。 2）工作原理及波形分析 C 充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D 1、R 3； C 放电时，放电电流经R 3、二极管 D 2、电位器的下半部。 由于充、放电时间常数不同，这样就得到了矩形波电路。其输出波形见教材P374图8.38（b ）所示。 3）振荡周期
集成运放LM324的波形变换电路设计 一、设计目的 1、掌握LM324的应用 2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计 二、设计原理 1、原理：LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 2、LM324的特点： 1、内部频率补偿 2、直流电压增益高(约100dB) 3、单位增益频带宽(约1MHz) 4、电源电压范围宽：单电源(3—32V)、双电源(±1.5—±16V) 5、低功耗电流，适合于电池供电 6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流 7、共模输入电压范围宽，包括接地 8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V) 3、LM324引脚图 4、LM324内部电路图
三、实验设备与器件 1、基本元件清单 LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A) 电阻： 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 ：2K 、10K 、20K 、50K 电容：0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF 电路板 1块 2、实验仪器 直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。 四、设计要求 使用一片通用四运放芯片 LM324组成电路框图见图1(a)，实 现下述功能： 使用低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。
第六章 波形的产生与变换电路 6.1基本要求 1.熟练掌握正弦波振荡器产生振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。 2.熟练掌握桥式、变压器反馈式、三点式振荡器的结构、相位条件的判别和振荡频率的计算。 3.熟悉桥式振荡器的幅值条件，了解其稳幅措施。 4.了解石英晶体振荡器的工作原理。 5.熟练掌握各种比较器的结构、工作原理及参数的计算。 6.熟悉集成运放组成的方波、三角波、锯齿波发生器的工作原理和输出波形。 6.2 解答示例及解题技巧 题6-3解：（a ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 桥式振荡器，桥式振荡器是由基本放大器和正反馈网络(同时具有选频功能)构成的。此电路中的运放与10k 、20k 电阻是基本放大器部分，应为负反馈放大器；RC 串并联网络是正反馈网络部分，应引正反馈（f =f 0时）至运放的同相输入端。但本电路中的放大器却构成了正反馈，而RC 串并联网络却引入了负反馈。所以不能产生正弦振荡。若将运放的反相输入端与同相输入端互换，便可以使基本放大器的相移ΦA =0o ，RC 串并联网络的相移ΦF =0（f =f 0时），从而满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o 。 （b ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。它的移相网络作为反馈网络，同时具有选频功能。但此电路中放大器部分是共基极放大器，ΦA =0o ，移相网络的相移ΦF 在0o ～270o 之间变化，其中当ΦF =0o 时，对应频率趋近无穷大，这意味着当频率趋近无穷时，电路才能满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o ，显然是不可能做到的，所以不能产生正弦振荡。须将移相网络的反馈连线由BJT 的发射极改至基极，构成共射放大器，这样可以使ΦA =180o ，而在有限的频率范围内又可以在某一频率上得到ΦF =180o ，使 ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 （c ）可以产生正弦振荡。 此电路构成了RC 桥式振荡器。其中的差放是基本放大器，RC 串并联网络是正反馈网络部分，由于ΦA =0o ，ΦF =0（f =f 0时），可以使ΦA +ΦF =0o ，所以能产生正弦振荡。 （d ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。但放大器部分的输入端接错了位置。应将2R 电阻与移相网络的连线断开，改接至移相网络的最后一级RC 之间。另将移相网络的电阻R 下端接地。这样才可以构成正确的振荡电路，在这个电路中，ΦA =180o ，ΦF =180o （某频率上），可以使ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 题6-4 解：（1）此电路为RC 桥式振荡器，当电路振荡时，RC 串并联网络的反馈系数为 3 1 。
集成运放构成的三角波方波发生器 一、实验目的 1．理解三角波方波发生器的设计思路，搭接出最简单的电路，获得固定频率、幅度的三角波、方波输出。 2．理解独立可调的设计思路，搭接出频率、占空比、三角波幅度、三角波直流偏移、方波幅度、方波直流偏移均独立可调的电路，调整范围不限。 3．理解分块调试的方法，进一步增强故障排查能力。 二、实验思路 利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，可以实现集成运放的周期性翻转，进而在输出端产生一个方波。这个电路如图2.3.1所示，它的工作原理请参阅相关教科书。注意在这个电路中，给电容的充电是恒压充电，随着电容电压的升高，其充电电流越来越小，电容电压上升也越来越缓慢。理论分析可知，电容上电压的变化，是一个负指数曲线。因此，这个电路只能实现方波发生。但是，我们注意到，这个负指数曲线在工作过程中是不停地正向充电、反向放电，已经和三角波有些类似。如果能够使得电容上充电电流固定，则其电压的上升或者下降将是线性的，就可以在电容端获得一个三角波。 我们可以立即联想到这样一个事实：当积分器的输入是固定电压，则其输出是线性上升或者下降的。因此，将图2.3.1中的RC充电电路去掉，用一个积分器替代，并考虑到极性，再增加一级反相电路，就可以实现三角波的产生，如图2.3.2所示。 图2.3.2电路使用了3个集成运放。电路设计者认为，A3并不是必须的，因为它仅仅完成了1倍的反相放大，这个功能完全可以利用A1的输入端极性进行巧妙设计来实现。为了节省1个运放，设计者给出了新的电路，如图2.3.3所示，它仅使用2个运放。
图2.3.3所示电路的工作原理，请参阅相关教科书。图中稳压管DZ和电阻R3组成稳压电路，目的是克服运放输出的不对称。 本实验在实现上述基本电路的基础上，还提出了新的要求。有下列6个量：三角波和方波共有的频率、共有的占空比、三角波的幅度、方波的幅度、三角波的直流偏移、方波的直流偏移，其中每个量都由一个独立的电位器控制，当调节某个量时，其它5个量不能发生变化。这就是独立可调的要求。 本实验将给出一个独立可调的三角波方波发生器电路，要求学生在认真分析的基础上，用运放、电阻、电容、稳压管等元器件，自己实现搭接。然后在搭接好的电路上，观察、调节、记录，体会其中的设计思想。 三、实验原理 图2.3.4是可以满足设计要求的最终电路。其中A1、A2、A3及其附属电路，完成三角波、方波的发生，并且实现频率和占空比的可调。A4、A5及其附属电路，实现三角波和方波的幅度、直流偏移可调。 图2.3.4电路与图2.3.3电路有3点主要的区别。第一、用R13、RW2、DZ1、DZ2组成一个双向电阻值不同的电路，取代图2.3.3中的积分器电阻R，使得积分器工作过程中，正向充电和反向放电的时间常数不一致，三角波上升斜率和下降斜率大小不同，造成方波的占空比不同。需要注意的是，由于用一个电位器调节，无论在什么位置，积分器的正向时间常数和反向时间常数的和，是一个常数，就造成单纯调节RW2，只改变占空比而不会改变频率。第二、在稳压管输出和积分器之间，加入A3构成的反相放大器，可以通过RW1调节积分器输入电压大小，进而改变积分器输出电压变化斜率，造成波形发生的频率变化。这样，uo1产生方波，uo2产生三角波。这两个波形的频
XXXXXXXX学院 课程设计说明书 课程名称：电力电子技术 设计题目：方波产生和波形变换电路 班级：XXXXXXXXXXXXXXX 姓名：XXXX 学号：XXXXXXXXXXX 指导老师：XXXX 设计时间：XXXXXXXXXXXXX
摘要 波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法，了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点，进一步掌握波形参数的测试方法。制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。其中比较器与积分电路和反馈网络（含有电容元器件）组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充，放电时间决定了三角波的频率。最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。 电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键字：波形、比较器、积分器、Multisim
Abstract Waveform generator is widely used in universities and scientific research. With the progress of science and technology, the development of the society, a single waveform generator has can't satisfy people's needs, and our design is a variety of waveform generator. This design introduces the integrated operational amplifier composed of square wave -- -- -- -- -- the design method of the triangle wave, sine wave function generator, understand the multi-function integrated circuit functions and characteristics of function signal generator, further grasp the waveform parameter test methods. To make this kind of function signal generator with low cost, suitable for students learning electronic technology measure. Need only when making individual external components can produce from 1-10 hz, 10-100 hz low distortion of sine wave, triangular wave and square wave pulse signal. The output waveform frequency and duty ratio can also be controlled by current or resistance. The comparator and integral circuit and the feedback network (containing the capacitance component) oscillator, the comparator of square wave by integrating circuit transformation becomes a triangle wave, capacitance charging, discharge time determines the frequency of the triangular wave. Finally using the nonlinear characteristics of the differential amplifier transmission characteristic curve of converting triangular wave into sine wave. Voltage comparator for the square wave output, and connect the integrator by triangle wave, and see the sine wave by triangle wave, sine wave conversion circuit, achieve the desired signal. NI Multisim software combines intuitive capture and functional simulation, can quickly, easily and effectively carried out on the circuit design and verification. This design is to use Multisim software to draw and carry on the simulation of circuit diagram. Key words: waveform, comparator, integrator, Multisim