三角波、方波、正弦波发生电路（2020年-2021年）.pdfVIP

波形发生电路 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、 三角波和正 弦波的波形发生器。 2 3 4 指标：输出频率分别为： 10 HZ 、10 HZ和 10 Hz；方波的输出电压峰峰值 VPP≥20V （1）方案的提出 方案一： 1、由文氏桥振荡产生一个正弦波信号。 2、把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 3、把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： 1、由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 2、然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： 1、由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 2、用折线法把三角波转换成正弦波。 （2）方案的比较与确定 方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈 RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当 R1=R2、 C1=C2。即f=f 0 时，F=1/3 、Au=3。然而，起振条件为 Au略大于 3。实际操作时， 如果要满足振荡条件 R4/R3=2时，起振很慢。如果 R4/R3大于2时，正弦波信号顶 部失真。调试困难。 RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因 此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统， 就构成三角波发 生器和方波发生器。 比较器输出的方波经积分可得到三角波、 三角波又触发比较 器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变 2 3 4 化范围很小的情况下使用。 然而，指标要求输出频率分别为 10 HZ 、10 HZ和 10 Hz 。 因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波、三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现， 在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程 中，与三角波的差别越来越大 ; 即零附近的差别最小 , 峰值附近差别最大。 因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比 例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率 范围的限制。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择 方案三 来完成本次课程设计。 （3）工作原理： 1 、方波、三角波发生电路原理 该电路由滞回比较器和积分器组成。图中滞回比较器的输出电压 u01= Uz ，它 的输入电压就是积分电路的输出电压 u02。则U1A的同相输入端的电位： R1 u01 R2 u02 R1 up= , 令 up=un=0，则阀值电压： Ut u02 Uz ；积分电路 R1 R2 R1 R2 R2 的输入电压是滞回比较器的输出电压 u01，而且不是 +Uz，就是 -Uz ，所以输出电 u01(t1 t 0) 压的表达式为： u02 u02(t 0) ；设初态时 u01正好从 -U