内容发布更新时间 : 2024/12/26 12:57:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书

3.单元电路设计

由于考虑成本，方案实现简单，电路性能等问题用方案三。

3.1方波发生电路的工作原理

图3.1.1

工作原理如下：若a点断开，运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。 由图3.1.2分析可知比较器有两个门限电压

Uth1??R2VCC

R3?RP1R2VCC

R3?RP1Uth2?运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1时，则

输出积分器的电压为

Uo2??1Uo1dt

(R4?RP1)C2?当Uo1=+VCC时

Uo2??VCCt

(R4?RP)C12VEEt

(R4?RP1)C24

当Uo1=-VEE时

Uo2?

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可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图3.1.2所示。

图3.1.2

a点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为

Uo2m?R2VCC

R3?RP1方波-三角波的频率为

f?R3?RP1

4R2(R4?RP1)C2由上分析可知：

② 位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。 ②方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位器RP1可实现幅度上午微调，但会影响波形的频率。

由于

Uo2m?因此

R2VCC

R3?RP1UR241?o2m??

R3?RPV1231cc取R3=10kΩ,则R3+RP1=30 kΩ，取R3=20kΩ, RP1为47 kΩ的电位器。取平衡电阻R1=R2//（R3+RP1）≈10 kΩ。

因为

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f?R3?RP1

4R2(R4?RP1)C2当10Hz≤f≤100Hz时，取C2=1μF，则R4+RP2=（75~7.5）kΩ，取5.1 kΩ，RP2为100 kΩ电位器。当 19Hz≤f≤100Hz，取C2=1μF以实现频率波段的转换，R4、RP2的值不变。取平衡电阻R5=10 kΩ。

三角波→正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得大，因为输出频率较低，取C3=C4=C5=470μF，滤波电容C6一般为几十皮法至0.1μF。RE2=100Ω与RP4=100Ω，相并联，以减少差分放大器的线性区。差分 放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*确定。

3.2三角波→正弦波的变换

三角波-正弦波的变换电路主要由RC二阶低通有源滤波器来完成。根据三角波 图3.2

的傅里叶变换展开式得知，三角波是由基波，三次谐波以及所有奇数次谐波等叠加 而成的，其中三次谐波的幅值大概只有基波幅值的九分之一甚至更小，并且选频网络所选出的基波本来就会衰减到原来三角波幅值的圆周率/4倍。于是，二阶无源RC低通选频网络，（大约信号频率没增大3倍，失真就会出现）。此外，为了得到10Hz甚至更低的频率的信号，以及10KHZ甚至更高频率的信号，需补增3-10HZ及10KHZ-30KHZ的滤波网络。最后，电位器便能实现幅度连续可调节，但由于时间限制只做了二阶低通滤波器实验证明可滤100hz到几khz的波形较好。但因选的RC是滤100hz的波形，因此到几k的时候幅值很小所以可以用几个RC滤波器使电路性能更好。

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经讨论，为使输出波形更接近正弦波，由图可见要求。

3.3.正负12V直流稳压电源的设计

图3.3

实际考虑到运放轨到轨用正负十二伏，但实测出来九伏电压更能满足实验要求。

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4.电路仿真

4.1 方波三角波发生电路

4.2三角波正弦波发生电路

图4.1.1

图4.1.2

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