方波变三角波

实训报告系别专业班级学生姓名指导老师实习时段学生实训工作页班级姓名组别时间课程名称《电子技术设计实训1》课时工位号实训名称项目4独立可调方波—三角波产生电路的设计与制作设计要求设计并制作一个方波—三角波产生电路。主要技术指标为：（1）频率范围：10Hz～100Hz；100Hz～1kHz；（2）输出电压范围：方波最大Upp=12V；三角波最大Upp=6V。（3）频率、占空比、三角波幅度、方波幅度、均独立可调，调整范围不限。教学环境多媒体仿真室、实训室实训资源要求（1）±12直流电源；（2）双踪示波器；（3）交流毫伏表；（4）频率计；（5）数字万用表；（6）主要器件：集成运算放大器μA741×2、稳压二极管、电阻器、电容器若干；（7）其他工具：电烙铁等电路装配工具；电脑；投影仪等。实训知识准备（1）认真复习教材中关于运算放大器的有关知识；（2）深刻理解运放线性和非线性应用的原理与联接方式；（3）掌握非正弦波产生电路的基本环节：滞回比较电路和积分电路的原理与工作特性；（4）掌握方波—三角波常用性能指标测试的基本原理和正确测试方法。实训目标（1）学习运放放大电路的识别与测试与偏置技术；（2）研究滞回比较电路、积分电路的原理、特性和设计方法；（3）掌握非正弦波形产生电路的结构、原理与设计方法；（4）掌握PCB板的制作、元器件测试和安装技术；（5）熟悉常用电子仪器及模拟电路实训设备的使用。（6）树立科学发展观，养成实事求是的科学态度，具有观察、理解、判断、推理辩证思维能力。（7）培养良好的职业道德、组织与协调和善于与他人合作共事的能力。（8）锻炼勇于创新和抗挫折的能力。（9）树立节约能源、节省材料与爱护工具设备、保护环境等职业意识。实训考核标准（1）能够正确画出方波—三角波发生电路结构框图和总电路图；（2）根据设计要求，选择合适的电源电压、集成电路型号、稳压二极管型号、计算可调电阻参数和其他阻容元件的参数。（3）用万能板设计PCB板，画出元器件位置及走线图；（4）正确测试运算放大器、稳压二极管、可调电阻及其他元件；（5）掌握方波—三角波发生电路参数的测量方法，并测量输出频率范围、输出幅度范围和波形特征参数等；（6）能够对方波—三角波发生电路的常见故障进行分析，并能够排除一些基本的故障。任务分解任务一总体设计操作步骤（1）课题分析根据任务，独立可调方波—三角波发生电路的方框如下图1-1所示。（2）设计思路根据模拟电路理论，方波—三角波发生电路主要参数为：方波的幅度：zmoUU1①三角波的幅度：zwmoURRRU1322②方波、三角波的频率：CRRRRRfww)(424213③从式②和③可以看出，调节电位器Rw1可改变三角波的幅度，但会影响方波、三角波的频率；调节电位器Rw2可改变方波、三角波的频率，但不会影响方波、三角波的幅度。本设计在实现上述基本电路的基础上，还提出了新的要求。有下列4个量：三角波和方波共有的频率、共有的占空比、三角波的幅度、方波的幅度，其中每个量都由一个独立的电位器控制，当调节某个量时，其它3个量不能发生变化。这就是独立可调的要求。任务分解任务二方波—三角波产生电路设计操作步骤（1）方波—三角波产生电路的结构方波—三角波产生电路的基本结构如图2-1所示。工作原理如下：运算放大器A1与R1、R2及R3组成电压比较器。由图2-1分析可知比较器有两个门限电压zthVRRU321，zthVRRU322运放A2与R4、RW1（置中点时）、C及R5组成反相积分器，其输入信号为方波uo1时，则输出积分器的电压为tuCRRRuowwod)(112142当uo1=+Vz时tCRRRuwwo)(V214z2当uo1=-Vz时tCRRRuwwo)(V214z2可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图2-2所示。三角波的幅度为：Vz322RRUmo方波—三角波的频率为221423)5.0(4CRRRRRfww由上分析可知：a)电位器Rw1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。b)Rw2变化时，只改变方波占空比和三角波上升或下降低斜率。Rw2无论在什么位置，积分器的正向时间常数和反向时间常数的和是一个常数，就造成单纯调节RW2，只改变占空比而不会改变频率。（2）元件参数计算比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下：由于Vz322RRUmo因此2163Vzo2m32URR取R2=10kΩ，则R3=20kΩ。取平衡电阻R1=R2//R3≈10kΩ。因为CRRRRRfww)5.0(421423当10Hz≤f≤100Hz时，取C=1μF，则R4+Rw1+Rw2=（50~500）kΩ，取R4=1kΩ，Rw2为100kΩ电位器，Rw1为470kΩ电位器。当100Hz≤f≤1KHz，取C=0.1μF以实现频率波段的转换，R4、Rw2和Rw1的值不变。取平衡电阻R5=50kΩ。任务分解任务三幅度单独可调电路设计操作步骤(1)方波—三角波独立可调电路的结构：理论上说，在方波—三角波的输出端各接一个可调电阻就可以了，但是这种做法会改变化原有参数，因此一般是在方波—三角波的输出端各接一个电压跟随器，在电压跟随器的后面再接一个可调电阻就行了，具体电路形式参考模拟电路。（2）参数计算任务分解任务四PCB板设计操作步骤参考有关书籍制作好PCB板，如：参看电子工艺实训教程/(21世纪全国高校电子电工类规划教材)/作者:殷志坚任务分解任务五方波—三角波产生电路的安装操作步骤1）工具的准备与检查：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（2）元件测试：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（3）刮腿、上锡处理：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（4）元件焊接：参看电子工艺实训教程/殷志坚。任务分解任务六方波—三角波产生电路的调试操作步骤（1）测试仪器的准备、检查与调试方案：①准备以下仪器：±12V直流电源、双踪示波器、交流毫伏表、频率计、万用电表等。②仪器检查：检查和校正交注毫伏表、双踪示波器、频率计和万用表等。③调试方案：调试过程是，先调方波-三角波产生电路，再调幅度可调电路。（2）方波-三角波产生电路的调试由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时调试。需要注意的是，电位器Rw1与Rw2要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使Rw1=10KΩ，Rw2取（10~40）KΩ内的任一阻值，否则电路可能会不起振。只要电路接线正确，上电后，u01的输出为方波，u02的输出为三角波，调节Rw1,则输出频率在对应波段内连续可变。调节Rw2,则占空比连续可调。（2）幅度可调电路的调试：实训总结发挥部分（1）画出方波-三角波-正弦波发生电路，并计算其参数。元器件清单：放大器ua741两个，电阻：3个10K，一个20K,一个1K,一个47K,可变电阻：0~470K,0~100K,12V稳压管心得体会：通过这次仿真的学习让我的学到了模拟的电路与现实的相差很大。不能够根据仿真来实现。