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课程设计说明书

课程设计名称： 模拟电子技术基础

课程设计题目：

设计方波三角波正弦波的函数转换器

学 院 名 称： 信息工程学院

专业： 电子信息工程 班级：

学号： 姓名：

评分： 教师：

20 12 年 02 月 22 日

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《模拟电路》 课程设计任务书

20 11－20 12 学年 第 2 学期 第 1 周－ 1.5周

题目

设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器

内容及要求

1 输出波形频率范围为0.2KHz~20kHz且连续可调；

2

正弦波幅值为±2V；

3

方波幅值为2V；

4

三角波峰-峰值为2V，占空比可调；

5

设计电路所需的直流电源可用实验室电源。

进度安排

1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 2天；

2. 领元器件、制作、焊接：3天

3．调试+验收： 2.5天

4.提交报告：2011-2012学年第二学期3～7周

学生姓名：

指导时间：第1～1.5周

任务下达

考核方式

指导教师

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指导地点： E楼508 室

20 12 年 2 月 12 日 任务完成 20 12 年 2 月 22 日

1.评阅 □√ 2.答辩 □ 3.实际操作□√ 4.其它

□

系（部）主任

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摘要

波形发生器正被各大院校和科研场所广泛的应用。但是，随着科技的进步和社会的

发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的要求，而我们设计的正是多种波形发生

器。本文所设计的电路是通过集成运算放大器长生不同的波形，先通过同相滞回比较

电路产生方波，然后方波通过积分电路转换成三角波，最后由滤波电路将三角波转换

成正弦波,从而完成波形的转换。

关键字：同相滞回比较电路，积分电路，滤波电路

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目录

第一章 设计要求…………………………………………………………………1

第二章 系统组成及原理…………………………………………………………2

2.1 系统组成…………………………………………………………………2

2.2 工作原理…………………………………………………………………2

第三章 电路方案设计……………………………………………………………3

方案一………………………………………………………………………………3

3.1 方波—三角波转换电路…………………………………………………3

3.2 三角波正弦波转换电路…………………………………………………3

方案二………………………………………………………………………………4

第四章 元件设计…………………………………………………………………6

4.1 方波—三角波转换电路元件 …………………………………………6

4.2 三角波—正弦波转换电路元件 ………………………………………6

第五章 实验分析…………………………………………………………………7

5.1 安装与调试 ……………………………………………………………7

5.2 性能测试及分析 ………………………………………………………7

第六章 结论与心得………………………………………………………………10

参考文献…………………………………………………………………10

附录…………………………………………………………………………………11

1 总原理图 …………………………………………………………………11

2 芯片管脚图 ………………………………………………………………11

3 原件清单 …………………………………………………………………11

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第一章、设计要求

（1） 输出波形频率范围为0.2KHz-20KHz且连续可调；

（2） 正弦波幅值为±2V;

（3）方波幅值为2V;

(4) 三角波峰-峰值为2V，占空比可调。

第二章、系统的组成及工作原理

2.1系统组成

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本设计的方波—三角波转换电路由同相滞回比较电路和积分电路两部分组成。

同相滞回

比较电路

积分电路

三角波

图2—1 方波三角波发生电路

三角波正弦波转换电路由滤波电路完成。

三角波

滤波电

路

正弦波

图2—2 正弦波发生电路

2.2工作原理

方波三角波发生电路是通过R

1

调节方波的幅值，R

2

、R

3

调节方波的频率，R

4

调节

三角波的峰峰值R

5

调节三角波的占空比。

三角波输入滤波电路后通过滤波作用将三角波转换成正弦波，输出正弦波的幅值

由R

6

、R

7

、R

8

调节.

第三章、电路方案设计

方案一：

方案一电路由方波—三角波转换电路和三角波—正弦波转换电路组成。

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3.1、方波—三角波转换电路如图3.1所示。

该电路由同相滞回比较电路和积分电路组成。滞回比较器输出电压U

01

在t

0

时刻

由-Uz跃变为+Uz(为第一暂态)，此时积分电路进行反向积分，输出电压u

0

呈线性下

降，当u

0

下降到滞回比较器的阈值电压-U

T

时即t

1

时刻,滞回比较器的输出的电压U

01

从+Uz跃变到-Uz（为第二暂态）。此后，积分电路进行正向积分，u

0

呈线性上升，当

u

0

上升到滞回比较器的阈值电压+U

T

时即t

2

时刻,u

01

从-Uz又跃变回到+Uz，即返回第

一暂态，电路又开始反向积分。如此周而复始，产生振荡。

图 3.1

3.2、三角波—正弦波转换电路如图3.2所示。

将三角波展开为傅里叶级数可知，它含有基波和3次 5次等奇次谐波，因此通

过低通滤波器去除基波，滤除高次谐波，可将三角波转换成正弦波。这种方法适用于

固定频率或频率变化很小的场合。电路框图如下左图所示。输入电压和输出电压的波

形如下右图所示，U0的频率等于UI基波的频率。

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将三角波按傅里叶级数展开

UI(wt)=8/（π*π）Um(sin wt-1/9sin 3wt+1/25sin 5wt-…)

其中Um是三角波的幅值。

图3.2

方案二：

方案二的方波—三角波转换电路与方案一相同，三角波—正弦波转换电路采用折

线近似法，电路图如图3.3所示。

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图3.3

方案论证

：我选的是第一个方案，上述两个方案都能实现三种波形的产生和转

换。但是，可以明显的看出方案二的电路比方安逸的电路复杂，需要较多的元件，。

方案一电路比较简单利于焊接，需要的元器件也比较少，但是也有一点缺陷，在调节

波形的频率时有一定的限度，在使用R2、R3调节波形的频率时会影响正弦波的幅值。

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第四章、元件设计

4.1、方波—三角波转换电路元件

设计要求方波的幅值为±2V，则可令稳压管的稳压值为2V且R1为100KΩ的电位

器。三角波的幅值为±1V，则

Uo

1

Uz(t2t1)Uo(t1)

(R4R6)C1

其中R6=0.5R5,可令电容C=1uf，根据所求结果可令R4、R5均为1KΩ的电位器，因

为要求三角波的占空比可调，所以R4和R5之间用两个二极管以相反的方向连接。

设计要求最终输出的信号为0.2KHz~20KHz。

1R3

T2(R4R6)C1

fR2

可求得R2=50KΩ，R3=1KΩ。

4.2、三角波—正弦波转换电路元件

通过仿真为使正弦波的幅值可大范围调节可令R6为100KΩ的电位器，而

R7=R8=1KΩ，电容C的大小为1uf。

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第五章、实验分析

5.1、安装与调试

先在电路板上做好布局，然后进行焊接。焊接好电路到实验室进行调试，初次调

试无法出现波形，且过一段时间后芯片开始发热，检查后发现是电源连接方法错误，

调整后出现波形，但幅值和频率没有达到要求，调节变位器R1使输出方波的峰峰值

为4V左右，调节变位器R2、R3改变信号的频率使其达到要求，然后通过改变R4

的阻值使三角波的峰峰值为2V左右，最后调节R6的阻值使正弦波的峰峰值为4V

左右。调节R5的阻值可以改变三角波的占空比。

5.2、性能测试及分析

5.2.1、方波三角波

方波

峰峰值（V）

频率

测试结果

4.19V

0.6KHz~11KHz

要求

4V

0.2KHz~20KHz

误差

0.0475

三角波

峰峰值(V)

频率

测试结果

1.44V

0.6KHz~11KHz 0.2KHz~20KHz

要求

2V

误差

-0.28

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5.2.2、正弦波

峰峰值（V）

频率

测试结果

3.82

0.6KHz~11KHz

要求

4

0.2KHz~20KHz

误差

-0.045

误差分析：

1、参数设计有点问题并不完美；

2 、测量仪器本身有问题导致所测数据不能满足要求；

3 、焊接电路时焊点处有电阻被忽略，连接的线路也有电阻；

4 、调试时间过长电路温度升高，使得一些元件的电阻发生变化；

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第六章、结论与心得

1结论

：本实验还可以用555芯片来产生方波，其电路结构比现在所用的更简单。

通过这次课程设计，学会了如何设计电路，熟练了电路焊接方法以及掌握调试方

法与测试参数，同时还提高了我们的动手能力和测试技术能力。

在设计过程中也遇到一些困难，比如一些元件实验室中没有，只能用其他元件代

替，有的元件的参数稍有偏差，导致许多参数达不到要求。

电位器R3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.

心得

：经过一个半星期的努力终于顺利完成这次课程设计，虽然最终测试的结果不

完美，但经过这次课程设计收获了不少，加深了对课本知识的理解，培养了同学之间

的合作能力，调试时应仔细观察若出现问题必须耐心查找原因。

参考文献:

1、童诗白 华成英 .模拟电子技术基础. 高等教育出版社

2、物理与电子信息学院 . 基础电路实验指导书.

3、谢自美 .电子线路设计.

4．毕满清编 .电子技术实验与课程设计. 机械工业大学出版社

5. 李万臣主编．模拟电子技术基础与课程设计.哈尔滨工程大学出版社

6..电子线路设计应用手册.张友汉主编，福建科学技术出版社（2000）

7. .电子技术基础实验研究与设计.陈兆仁主编，电子工业出版社

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附录

1、总原理图

2、芯片管脚图

3、元件清单

元件名称

电位器

型号

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参数

1KΩ

50KΩ

100KΩ

数量

3

1

2

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电阻

电容

芯片

二极管

稳压管

万能版

导线

LM324

IN4007

BZV55-C6

中号

1KΩ

1uf

稳压值=2V

2

2

2

4

4

2

若干

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