課程設(shè)計(jì)報(bào)告方波—三角波—正弦波函數(shù)轉(zhuǎn)換器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：方波—三角波—正弦波函數(shù)轉(zhuǎn)換器</p><p>　　系 別：電子電氣工程系</p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　班 級(jí)：2011級(jí)五班</p><p><b&g

2、t;　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　日 期：</b></p><p><b>　　目錄</b></p>

3、<p>　　1.設(shè)計(jì)內(nèi)容級(jí)要求2</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：2</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)要求：2</p><p>　　2.系統(tǒng)組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路2</p><p>　　2.1系統(tǒng)組成：2</p><p>　　2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：3</p><p>　　

4、3.各單元電路的工作原理4</p><p>　　3.1方波產(chǎn)生工作原理：4</p><p>　　3.2方波—三角波產(chǎn)生工作原理：6</p><p>　　3.3三角波—正弦波產(chǎn)生工作原理：7</p><p>　　4.電路仿真與結(jié)果分析9</p><p>　　4.1電路仿真：9</p><p

5、>　　4.2 結(jié)果分析：11</p><p>　　5.設(shè)計(jì)心得與體會(huì)11</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容級(jí)要求</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容： </b></p><p>　　利用模擬電路所學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)轉(zhuǎn)換器，使之先產(chǎn)生方波，再由方波產(chǎn)生三角波，再由三角

6、波產(chǎn)生正弦波。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　1 產(chǎn)生方波的幅值為4V；</p><p>　　2 產(chǎn)生三角波的占空比可調(diào)，峰-峰值為4V；</p><p>　　3 產(chǎn)生正弦波的幅值為±4V；</p><p>　　4 設(shè)計(jì)各部分電路參數(shù)；<

7、/p><p>　　5 用Protel軟件繪制所設(shè)計(jì)電路圖；</p><p>　　6 用EDA軟件或MATLAB軟件對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真。</p><p>　　7 按要求撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　2.系統(tǒng)組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)組成：</b></p&

8、gt;<p>　　本系統(tǒng)包括三個(gè)部分組成：</p><p>　　第一部分：比較器電路</p><p>　　第二部分：積分器電路</p><p>　　第三部分：差分放大器電路</p><p>　　2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：</p><p>　　比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分

9、放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。</p><p><b>　　原理框圖：</b></p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)總電路圖：</b></p><

10、p>　　3.各單元電路的工作原理</p><p>　　3.1方波產(chǎn)生工作原理：</p><p>　　如圖所示為方波產(chǎn)生電路。此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路即作為遲滯環(huán)節(jié) 又作為反饋網(wǎng)絡(luò)通過(guò)RC沖、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻 輸出電壓Uo=+Uz則同相輸入端電位Up=+Ut,Uo通過(guò)R3對(duì)電容C正向充電如圖中箭頭所示。反相輸入端電位n 隨時(shí)間

11、的增長(zhǎng)而逐漸增高當(dāng)t趨于無(wú)窮時(shí)Un趨于+Uz但是Un=+Ut再稍增大Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz與此同時(shí)Up從+Ut躍變?yōu)?UT。隨后Uo又通過(guò)R3對(duì)電容反相充電，如圖中虛線箭頭所示。Un隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)而減低，當(dāng)T趨于無(wú)窮大時(shí)，Un趨于-Uz。但是，一旦Un=-Uz再減小UO就從-Uz躍變?yōu)?Uz，UO從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開(kāi)是正向充電。上述過(guò)程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。</p><p>　　3

12、.2方波—三角波產(chǎn)生工作原理：</p><p>　　如圖所示為方波—三角波產(chǎn)生電路。在電路的左邊為同相滯回比較器，右邊為積分運(yùn)算電路。同相滯回比較器的輸出高低電平分別為 Uoh=+Uz ，Uol=-Uz 積分運(yùn)算電路的輸出電壓Uo作為輸入電壓，A1同相輸入端的電位</p><p>　　Up1=uo1·R1/(R1+R2+R6)+Uo·(R2+R6)/(R1+R2+R6)

13、。令Up1=Un1=0并將uo1=±Uz帶入得±Ut=±Uz·R1/(R2+R6)。合閘通電通常C上電壓為0。設(shè)Uo1↑→ Up1↑→ Uo1↑。直至Uo1 =Uz；積分電路反向積分t↑→ Uo↓，一旦Uo過(guò)-Ut ，Uo1從+Uz躍變?yōu)?Uz。積分電路正向積分t↑→ Uo↑，一旦Uo過(guò)+Ut ，Uo1從-Uz躍變?yōu)?Uz，返回第一暫態(tài)。 重復(fù)上述過(guò)程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。由于積分電路反向

14、積分和正向積分的電流大小均為Uo1/(R3+R7)使得U0在一個(gè)周期內(nèi)的下降時(shí)間和上升時(shí)間相等，且斜率的絕對(duì)值也相等，因而將方波轉(zhuǎn)換為三角波。</p><p>　　3.3三角波—正弦波產(chǎn)生工作原理：</p><p>　　如圖所示為三角波—正弦波產(chǎn)生電路。該電路利用差分放大電路的非線性傳輸特性可以實(shí)現(xiàn)三角波—正弦波的變換對(duì)于典型差分放大電路的差模傳輸特性，它的輸出電流（電壓）與差模輸入電壓之

15、間的關(guān)系符合雙曲正切函數(shù)的變化規(guī)律。當(dāng)三角波的正負(fù)峰值正好對(duì)應(yīng)于差分放大管的截止電壓時(shí)，晶體管集電極電流接近于正弦波，從而實(shí)現(xiàn)了三角波—正弦波的變換。</p><p>　　4.電路仿真與結(jié)果分析</p><p><b>　　4.1電路仿真：</b></p><p><b>　　方波電路仿真：</b></p>

16、<p><b>　　三角波電路仿真：</b></p><p><b>　　正弦波電路仿真：</b></p><p>　　方波—三角波電路仿真：</p><p>　　三角波—正弦波電路仿真：</p><p>　　方波—三角波—正弦波函數(shù)轉(zhuǎn)換器電路仿真：</p><p>

17、;<b>　　4.2 結(jié)果分析：</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)仿真結(jié)果基本與設(shè)計(jì)要求相符，但是仍然存在誤差，同時(shí)也存在一些不足的地方，設(shè)計(jì)方案有待進(jìn)一步改進(jìn)。</p><p><b>　　5.設(shè)計(jì)心得與體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)——方波-三角波-正弦波電流的轉(zhuǎn)換，學(xué)習(xí)到了多，使我受益匪淺，不

18、僅學(xué)習(xí)到了專業(yè)知識(shí)與技能，更重要的是收獲到了經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使我掌握了如何識(shí)別常用元件，實(shí)際操作起來(lái)很困難，要將實(shí)際和理論聯(lián)系起來(lái)需要不斷的下功夫，它和課本上的知識(shí)有很大聯(lián)系，但又高于課本，一個(gè)看似很簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮职阉O(shè)計(jì)出來(lái)就比較困難了，因?yàn)槭窃O(shè)計(jì)要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中注意這一點(diǎn)，要把課本上所學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)通過(guò)本次路的設(shè)計(jì)，不但鞏固了所學(xué)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣，考驗(yàn)了我