基于运算放大器的锯齿波发生器.docVIP

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目： 基于运算放大器的锯齿波发生器 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系 学 号 学生姓名 杨凯 专业（班级） 设计题目 基于运算放大器的锯齿波发生器 设 计 技 术 参 数 利用运算放大器产生最大幅值为2.5V，频率在100到1000Hz的锯齿波。 设 计 要 求 1：完成题目的理论设计模型； 2：完成电路的multisim仿真； 工 作 量 1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果）； 2：提交一份电路原理图； 工 作 计 划 第一周周一到周二，查阅资料； 第一周周三到周五，理论设计； 第二周周一到周三，计算机仿真； 第二周周四到周五，撰写设计说明书并答辩； 参 考 资 料 1：基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计； 2：模拟电子技术； 3：电路理论； 4：数字电子技术。 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2010年6月18 日 燕山大学课程设计评审意见表 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日 答辩小组评语： 成绩： 评阅人： 年 月 日 课程设计总成绩： 答辩小组成员签字： 年 月 日 目录 一、 锯齿波发生器理论电路及工作原理 5 二、锯齿波发生器相关参数确定及计算 6 三、 锯齿波发生器仿真结果及分析 8 3.1实测电路及仿真结果 8 3.2数据记录及处理 10 四、总结 12 五、参考文献 13 锯齿波发生器理论电路及工作原理 基于运算放大器的锯齿波发生器工作原理是利用以恒定速率对一个电容器充电，然后利用一个开关让电容快速放电，就可以产生一个锯齿波。经查阅资料可得到如图1的电路原理图，即利用上述原理实现锯齿波的产生。 图 1.1锯齿波发生器原理图 图1所给出的电路就是利用了这一原理。图中放大器型号为LF356,比较器为LM311。电容C的驱动电流由OA提供，而它是一个浮动负载V-I转换器。为使Vst以正斜率直线上升，电流必须总是要从求和节点流出，即0。和确定了阈值为 （公式1） 在电源接通的瞬间（t=0），当电容C仍在放电时，311比较器的输入是=0V和=，这表明输出BJT处于饱和状态，且V。当门电路处于这个低电位时，n-JFET截止，以便让电容C充电。一旦继续上升的达到时，比较器输出的BJT截止，从而通过电阻将拉到地电位。由于由提供的正反馈作用，所以状态的改变时瞬时方式发生的。由于此时=0V。JFET开关关闭，C快速放电，将降为0V。 由于在从-15V到0V的变化过程中在其上积累的电荷，比较器不能对在上的这一变化瞬时作出响应。这样一个短暂的作用（其持续时间与成正比）是用以确保得以完全放电。经过一个短暂的周期后，回到-15V，重新截止，C再次重新充电。因此循环重复进行产生锯齿波，根据理论公式改变图中一些器件的参数可以得到所需频率范围内的的锯齿波。 二、锯齿波发生器相关参数确定及计算 在研究过程中，经常需要求出给一个电容充（放）电达到一个给定的时所需的时间。最常见的两种充/放电形式是线性和指数形式的。如果一个恒定的电流I驱动电容C，那么它将会一个恒定的速率充电或放电，并产生一个线性暂态或斜坡。工程上经常用一个易于记忆的关系式来描述这个斜坡： （公式2） 这样就可以将恒定的速率下变化的所需的时间估算为 （公式3） 利用公式2，可以求出充电时间。利用,和，为锯齿波频率，令，得到 （公式4） 由于，上式可以化简为 （公式5） 这就表明与控制电压成线性关系。 根据设计任务书可知运算放大器产生的最大幅值为2.5V，即，又由于，由公式1可得。取，为最大阻值为的滑动变阻器，当时，运算放大器产生最大幅值2.5V。取，令,则，代入数据得。根据设计任务书要求锯齿波的频率在100Hz到1000Hz之间，改变输入电压 的值可使输出的锯齿波的频率在100Hz到1000Hz之间变化