基于LM324的方波、三角波、正弦波发生器(含原理图)

基于LM324的方波、三角波、正弦波发生器(含原理图) 课程设计(论文)说明书 题 目: 方波、三角波、正弦波发生器 院 (系): 专 业: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 职 称: 2012年 12 月 5 日 摘 要 本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功 能。将其接入电源，并通过在显示器上观察波形及数据，得到 结果。 电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波， 并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真， 能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim ，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利 用0工业SPICE模拟器模仿电路行为。本设计就是利用 Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键词:电源、波形、比较器、积分器、Multisim Abstract This paper introduces a circuit connection, to achieve the basic functions of function generator. Their access to power, and through the display of waveform and data, and get the result. A voltage comparator to achieve a square wave output, in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal. NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation, an quickly, easily, efficiently for circuit design and verification. With NI Multisim, you can immediately create a complete component library circuitdiagram, and the use of 0 industry standard SPICE simulator to mimic circuit behavior. This design is the use of Multisim software in circuit diagram and carry out simulation Key words: power, waveform, comparator, an integrator, a converter circuit, Multisim 目 录 1 设计任务---------------------------------------1 1.1 电路设计任务------------------------------1 1.2 电路设计要求------------------------------1 2正弦波、方波发生器的组成------------------------1 2.1 原理框图----------------------------------1 2.2 原理分析----------------------------------1 2.3 放大器功能及管脚图------------------------2 3 系统中各模块设计--------------------------------2 3.1方波-三角波-正弦波-------------------------2 3.1.1方波形仿真图-----------------------------4 3.1.2三角波仿真电路图以及仿真图---------------4 3.1.3正弦波仿真图-----------------------------6 3.1.4实验设计电路图---------------------------6 3.1.5实验电路PCB图---------------------------7 3.1.6参数设计---------------------------------7 3.2元器件型号---------------------------------9 4 电路调试---------------------------------------10 4.1 安装正弦波、方波发生器- ------------------13 4.2调试正弦波、方波发生器---------------------13 4.3调试结果展示------------------------------13 4.3.1方波实验波形图--------------------------11 4.3.2三角波实验波形图------------------------11 4.3.3正弦波实验波形图------------------------12 4.3.4实际电路图及实物图展示------------------12 4.4性能指标测量与误差分析--------------------13 5 实验总结--------------------------------------13谢辞、参考文献-----------------------------------14 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 1 页 共 14 页 一 设计任务 1.1 任务 设计制作一个方波-三角波-正弦波发生器。 1.2 要求 ?输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调; ?正弦波幅值为?2V; ?方波幅值为2V;可调。 ?三角波峰-峰值为2V，占空比 二方波-三角波-正弦波发生器的组成 2.1原理框图 2.2原理分析 函数发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。产生方波、三角波、正波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波。弦波的有多种，本课题介绍先产生方波-三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法。由R、C振荡电路、比较器产生方波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波。 LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器，可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或+16V.典型值为+12V，本设计采用典型值。 2.3放大器功能及管脚图 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 2 页 共 14 页 LM324引脚图(管脚图) 三 系统中各模块设计 3.1 方波-三角波-正弦波 由模电知识我们知道，将一组矩形波经积分电路会得到良好的三角波，所以本设计采用前置矩形波发生电路，然后对所得到的矩形波进行积分电路积分，最后输出三角波。 矩形波发生电路实际是由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成，如图一所示。 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 3 页 共 14 页 图:电路仿真原理图 其中R1、R10与集成运放组成滞回比较器，电阻R4和电容C组成充放电回路，稳压管D3、D4和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器输出电压稳定在正负Uz。 在方波发生电路中，利用二极管的单项导电性是电容正向和反向充电的通路不同，从而使它们时间常数不同，即可以改变输出电压的占空比，再经过积分就可以得到占空比可调的三角波，如图所示，图中电位器和两个二极管的作用是将电容和放电的回路分开，调节充电和放电两个时间常数的比例。如果将电位器向下滑动，则充电时间常数减小，放电时间常数增大，于是输出端为高电平的时间缩短，低电平的时间增长。 将上述的矩形波发生电路的输出端与积分电路的输入端连接即可得到占空比可调的的三角波发生电路。 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 4 页 共 14 页 3.1.1下图为方波仿真图: 将方波发生电路和积分电路连接起来就可以将方波转换为占空比可调的三角波。 3.1.2三角波仿真电路图以及得出的三角波形仿真图: 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 5 页 共 14 页 3.1.3正弦波波形仿真图 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 6 页 共 14 页 实验设计电路图及实验PCB电路图: 3.1.6参数设计 (1)输出幅度 由图可知，稳压管两端电压为UZ，积分电路的输出电压Uo往正方向线性 增长，此时U也随着增长，当增长至U=U=0++-时，滞回比较器的输出电压U发生跳变，而发生跳变时的O1 U值是使三角波的最大值U。将条件U=-U,U=0和U=U代OomO1Z+oom入下式可得: R1R2 0= (-U)+ Uzom R1+R2R1+R2 可解的三角波的输出幅度为: 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 7 页 共 14 页 R1 U= Uomz R2 (2)占空比 当忽略二极管的导通电阻时经分析可知: 2R1 T=(R+R)C?(1+ ) 1610R2 2R1 T=(R+R)C?(1+ ) 269R2 输出波形的震荡周期为: 2R1 T=T+T=(2R+R)C?(1+ ) 1268R2占空比为: T1R6+R10 D= = T2R6+R8 桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸 第 8 页 共 14 页 取R1=R2=1K，限流电阻R3=5K 输出波形的震荡周期为: 2R1 T=T+T=(2R+R)C?(1+ ) 1268R2 当0.02hz<