矩形波发生器的实现.docVIP

青 岛 科 技 大 学 本 科 课 程 设 计 报 告 题 目 __________________________________ 指导教师__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号__________________________ _______________________________学院（部）____________________________专业________________班 ______年 ___月 ___日 课程设计地点 弘毅楼C402 课程设计时间 2015.1.12—2015.1.19 课程设计目的 《电子技术基础2-1课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在《电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。 指导教师评语 指导教师签字： 验收（答辩）意见 验收（答辩）人员签字： 系（教研室） 意 见 教研室主任签字： 成 绩 （百分制） 矩形波发生器的实现 1 概述 1.1矩形波发生电路在测量、自动控制、通讯、无线电广播和遥控等许多技术领 域中有着广泛的应用，甚至在收音机、电视机和电子表等日常生活用品中也离不 开它。总之矩形波发生电路广泛地用于工业生产、科学实验和日常生活等各个领域中。 2设计内容 2.1设计任务：用一个集成运放组成一个滞回比较器和一个RC 充放电回路构成一个矩形波 发生器。 2.2.设计要求：（1）、进行电路参数分析计算； （2）、设计电路； （3）、焊接，组装、调试硬件，测试结果； （4）、撰写实验报告，要求有电路图、原理说明、电路所需元件清单、 电路参数计算、元件选择、测试结果分析等。 2.3电路组成及工作原理： 矩形波发生电路实际上是由一个滞回比较器和一个 RC 充放电回路组成。 其 中，集成运放和电阻 R1 和 R2 组成滞回比较器，电阻 R 和电容 C 构成充放电回 路，稳压管和电阻 R3 的作用是钳位，将滞回比较器的电压限制在稳压管的稳定 电压±UZ。在矩形波发生电路中，如图 1 所示电位器 Rw 和二极管 D1、D2 的作 用是将电容充电和放电的回路分开，并调节充电和放电两个时间常数的比。 矩形波发生电路没有稳态， 它有两个暂态， 一个是低电平， 另一个是高电平。 要想达到这种效果可采用滞回比较器， 同时利用 RC 充放电回路来改变集成运放 反向输入端的输入电压即 u-=uc。当电容上的电压上升到 u-=u+时，滞回比较器 的输出端将发生跳变， 由高电平跳变成低电平。 当电容上的电压下降到 u-=u+时， 滞回比较器的输出端将再次发生跳变，由低电平跳变成高电平。以后又重复上述 过程。如此电容反复地进行充电和放电，滞回比较器的输出端反复地在高电平和 低电平之间跳变，于是产生了正负交替的矩形波。 因此，在选择矩形波发生电路时，采用滞回比较器和 RC 充放电回路来构成 矩形波发生器。 2.4设计方案选择论证及参数计算：矩形波发生器的电路实际上由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成。其中集成运放和电阻组成滞回比较器，电阻和电容构成充放电回路，稳压管和电阻的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值。如果要求矩形波的占空比能够根据需要进行调节，则可以通过改变电路中充电和放电的时间常数来实现。 2.4.1.设计方案图：设计方案的整体框图如图所示 2.4.2.单元电路设计：（1）RC充放电回路的设计RC充放电回路如图2所示。 设C=0.01μF,R=20K； 2.4.3滞回比较器电路的设计电路如图3所示 因为 将1式带入上式得 故 2.4.4占空比可调的矩形波发生电路的设计 如果要求矩形波的占空比能够根据需要进行调节，则可以通过改变电路中充电和放电的时间常数来实现，如图