目錄摘要3關鍵詞3
1、設計任務與要求3
1.1 設計任務3
1.2 設計要求3
2、單元電路設計與引數計算3
2.1 矩形波發生電路3
2.1.1電路組成及工作原理4
2.1.2波形分析及主要引數4
2.1.3占空比可調電路5
2.2 *（發揮部分）三角波發生電路6
3、系統電路總圖及元件清單6
3.1 電路設計原理7
3.2 總原理圖7
3.3 pcb圖7
3.4 元件清單8
4、電路除錯與分析8
4.1 測試儀器8
4.2 測試說明8
4.3 除錯結論9
4.4 誤差分析9
5、設計心得9
6、參考文獻9
矩形波發生電路
摘要：本設計介紹了波形發生器的製作和設計過程,並根據輸出波形特性研究該電路的可行性。在此基礎上設計了一種能產生矩形波的模組電路,包括了原理圖和pcb圖。
該電路有主要由ua741整合運算放大器，比較器，振盪器，通過用雙蹤示波器來確定波形的幅值及可調占空比的上限及下限。
重點闡述了發生器的電路結構及工作原理，分析了單元電路的製作和工作過程並進行了除錯，除錯結果表明設計的電路是可行的。
關鍵詞：矩形波、比較器、積分器、三角波
1. 設計的任務與要求
1.1 設計任務：
製作一占空比可調的矩形波發生電路
1.2 設計要求：
1 . 頻率為幾百hz～1khz 以內的某個定值;
2 . 輸出電壓為uo=±8v；
3 . 占空比的調節範圍不小於[0.1，0.9]。
2. 方案論證與電路設計
2.1 矩形波發生電路
2.1.1 電路組成及工作原理
因為矩形波電壓只有兩種狀態，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因為產生振盪，就是要求輸出的兩種狀態自動地相互轉換，所以電路中必須引入反饋；因為輸出狀態應按一定的時間間隔交替變化，即產生週期性變化，所以電路中要有延遲環節來切丁每種狀態維持的時間。圖示為矩形波發生電路，它由反相輸入的滯回比較器和rc電路組成。rc迴路既作為延遲環節，又作為反饋網路，通過rc充放電實現輸出狀態的自動轉換。
圖中滯回比較器的輸出電壓，閾值電壓
1）因而電壓傳輸特性如圖所示：
設某一時刻輸出電壓uo=±uz ，則相同輸入端點位up=±ut 。uo通過r3對電容c正向充電，如圖中實線箭頭所示。反相輸入端電位un隨時間t增長而逐漸公升高，當t趨近於無窮時un趨近於+uz；但是一旦un=+ut，再稍增大，uo就從+uz躍變為-uz，與此同時up從+ut躍變為-ut。
隨後，uo又通過r3對電容c反向充電，或者說放電，如圖中虛線箭頭所示。反相輸入端電位un隨時間t增長而逐漸降低，當t趨於無窮時，un趨於-uz；但是一旦un=-ut，再稍微減小，uo就從-uz躍變為+uz，與此同時up從-ut躍變為+ut，電容又開始正向充電。上述過程周而復始，電路產生了自激振盪。
2.1.2 波形分析及主要引數
由於圖中所示電路電筒正向充電和反向充電的時間常數均為rc，而且充電的總幅值也相等，因而在乙個週期內uo=+uz的時間與uo=-uz的時間相等，uo為對稱的方波，所以也稱為該電路為方波發生電路。電容上電壓uc（即整合運放反相輸入端電位un）和電路輸出電壓uo波形如圖所示。矩形波的寬度tk與週期t之比稱為占空比，因此uo是占空比為1/2 的矩形波。
根據電容上電壓波形可知，在1/2週期內，電容充電的起始值俄日-ut，終了值為+ut，時間常數為r3c；時間t趨於無窮時，uc趨於+uz，利用一階rc電路的三要素法可列出方程
將（1）式代入上式，即可求出振盪週期
t= 2cln
振盪頻率f=1/t。
通過以上分析可知，調整電壓比較器的電路引數r1和r2可以改變uc的幅值，調整電阻r1、r2、r3和電容c的數值可以改變電路的振盪頻率。而要調整輸出電壓uo的振幅，則要換穩壓管以改變uz，此時uc的幅值也將隨之變化。
2.1.3 占空比可調電路
通過對方波發生電路的分析，可以想象，欲改變輸出電壓的占空比，就必須使電容正向和反向充電的時間常數不同，即兩個充電迴路的引數不同。利用二極體的單向導電性可以引導電流流經不同的通路，占空比可調的矩形波發生電路如圖所示，電容上電壓和輸出電壓波形如圖所示。
當uo=+uz時，uo通過rw1、d1和r3對電容c正向充電，若忽略二極體導通時的等效電阻，則時間常數
當uo=-uz時，uo通過rw2、d2和r3對電容c反向充電，若忽略二極體導通時的等效電阻，則時間常數
利用一階rc電路的三要素法可以解出
t=+≈(+2)cln
上式表明改變電位器的滑動端可以改變占空比，但週期不變。占空比為
*2.2（發揮部分）三角波發生電路
由矩形波經積分電路得出，如圖所
示。運算放大器a1與r1、r2、r 4
及dz1、dz2組成電壓比較器（同向輸入的滯回比較器）；運算放大器a2與r3、r5、c 組成反相積分器，比較器與積分器首尾相連，形成閉環電路，構成能自動產生法波、三角波的發生器。
圖中滯回比較器的輸出電壓,他的輸入電壓時積分電路的輸出電壓，根據疊加原理，整合運放同相輸入端電位
令則閾值電壓
因此，滯回比較器的電壓傳輸特性如圖所示。
積分電路的輸入電壓時滯回比較器的輸出電壓,而且不是,就是,所以輸出電壓的表示式為
式中為初態時的輸出電壓。
設初態時正好從- 躍變為+ ，則上式應寫成
積分電路反向積分， 隨時間的增長線性下降，根據圖2的電壓傳輸特性一旦，再稍減小， 將從躍變為-。使得上式變為
為產生躍變時的輸出電壓。積分電路正向積分， 隨時間的增長線性增大，根據圖2的電壓輸出特性，一旦，再稍增大，將從- 躍變為 ，回到初態，積分電路又開始反向積分。電路重複上述過程，因此產生自激震振盪。
由以上分析可知，是三角波，幅值為；是方波，幅值為，如圖所示，因此也可稱圖所示電路為三角波—方波發生電路。由於積分電路引入了深度電壓負反饋，所以在負載電阻相當大的變化範圍裡，三角波電壓幾乎不變。
測控電路課程設計
2 12月22號下午3點 1409 交設計思路 3 12月29號下午3點 1409 交原理說明和電路圖，4.1月4號上午9點 1409 交設計報告並答辯。5 課程設計地點 主樓1409 1417 1418。6 課程設計時間 12月19日至1月4日 設計報告內容要求 寫出你考慮該問題的基本設計思路，畫...
測控電路課程設計
課程設計結題報告 課程名稱 題目溫度測量與顯示及報警電路 指導教師 系別專業學生姓名 班級 學號 成績目錄1一 溫度測量與顯示及報警電路的設計 1.設計目的4 2.設計任務及要求4 3.設計內容5 3.1 穩壓源電路的設計5 3.2 測量電路的設計6 3.3 放大電路的設計6 3.4 報警電路的設計...
模擬電路課程設計
電氣與資訊工程系07級各專業 一 課程設計的任務和目的 使學生通過動腦動手解決一兩個實際問題，鞏固和運用在 模擬電子技術 中所學的理論知識和實驗技能，基本掌握常用模擬電路的一般設計方法，提高設計能力和動手能力，為以後從事電子電路設計 研製電子產品打下基礎。二 課程設計的基本要求 1 掌握電子電路分析...