1、0物 理 与 电 子 工 程 学 院 模 拟 电 路 课 程 设 计题目: 用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 专 业 电子信息工程专业 班 级 14 级电信 1 班 学 号 1430140227 学生姓名 邓清凤 指导教师 黄川 1完成日期： 2015 年 12 月目 录1 设计任务与要求 32 设计方案 33 设计原理分析 .54 实验设备与器件 .84.1 元器件的引脚及其个数 84.2 其它器件与设备 85 实验内容 .95.1 RC 正弦波振荡器 95.2 方波发生器 115.3 三角波发生器 136 总结思考 147 参考文献 152用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产
2、生电路 姓名：邓清凤电子信息工程专业摘要 本设计是用 12V 直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用 UA741 芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。关键词 直流稳压电源 12V UA741 集成芯片 波形 函数信号发生器1 设计任务与要求（1）并且在 proteus 中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。（2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。（3）撰写课程设计报告。（4）答辩、
3、并提交课程设计报告书 2 设计方案方案一：采用 UA741 芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。3图 1 集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路方案二：用 8038 制作的多波形信号发生器优点：具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过 50ppm；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于 1的失真度；三角波输出具有 01高线性度；具有 0001Hz1MHz 的频率输出范围；工作变化周期宽，298
4、之间任意可调；高的电平输出范围，从 TTL电平至 28V；易于使用，只需要很少的外部条件缺点：成本较高。图 2 8038 制作的多波形信号发生器注：本课题只采用方案一：采用 UA741 芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路43 设计原理分析由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用最常用的，线路比较简单的几种电路加以分析。1、 RC 桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）图 3 为 RC 桥式正弦波振荡器。其中 RC 串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R 1、R 2、R W及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器 RW，可以改变负反馈深度，以满足
5、振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管 D1、D 2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D 1、D 2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。电路的振荡频率 2 RC1fO起振的幅值条件 2 1f式中 RfR WR 2（R 3 / rD），r D 二极管正向导通电阻。调整反馈电阻 Rf（调 RW），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振 ，则 说 明 负 反 馈 太 强 ， 应 适 当 加 大 Rf。 如 波 形 失 真 严 重 ， 则 应 适 当 减 小 Rf。改变选频网络的参数 C 或 R，即
6、可调节振荡频率。一般采用改变电容 C 作频率量程切换，而调节 R 作量程内的频率细调。图 3 RC 串并联正弦波振荡器2、方波发生器5由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和 RC 积分器两大部分。图 4 所示为由滞回比较器及简单 RC 积分电路组成的方波三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。电路振荡频率式中 R 1R 1R W R2R 2R W“ 方波输出幅值 U omU Z三角波输出幅值 调节电位器 RW（即改变 R2R 1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可通过改变 Rf（或
7、Cf）来实现振荡频率的调节。图 4 所示为由滞回比较器及简单 RC 积分电路组成的方波三角波发生器3、 三角波和方波发生器如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图 5 所示，则比较器 A1输出的方波经积分器 A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。图 6 为方波、三角波发生器输出波形图。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。Z21cmU)Ln(1Cf2fo6图 5 方波、三角波发生器输出波形图电路振荡频率 fWf12O)CR(4方波幅值 U omU Z三角波幅值 21omUR调节 RW可以改变振荡频
8、率，改变比值 可调节三角波的幅值。21R图 6 为方波、三角波发生器输出波形图74 实验设备与器件4.1 元器件的引脚及其个数表 1 元器件的引脚及其个数4.2 其它器件与设备图 7 面包板 1 块 图 8 面包板连线 651 扎元件名称 标称值与型号 引脚数 元件个数直流电源 +12V、-12V 2 脚 一个集成运放 UA741 8 脚 三只普通稳压二极管 5V 2 脚 两只电位器 X503 50K 3 脚 一只电位器 X502 1K 3 脚 一只普通电阻 1K 2 脚 两只普通电阻 10K 2 脚 三只普通电阻 20K 2 脚 一只一般电容 0.022F 2 脚 一只一般电容 0.1F 2
9、 脚 两只85 实验内容5.1 RC 正弦波振荡器1、按图 3 在 Proteus 中连接实验电路如图 9 Proteus RC 正弦波振荡电路。并进行仿真，仿真结果如图 10 示波器产生稳定的波形。2、按照图 3 在面包板上连接实物图，如图 11（RC 正弦振荡电路，方波、三角波在面包板上实物图），连好实物图后在示波器上检查所搭建的电路图并观察所得的波形如图 12（RC 正弦振荡电路实物在示波器上的电路）3、观察波形并拍照9图 9 Proteus RC 正弦波振荡电路图 10 RC 正弦振荡电路在面包板上振荡电路实物图10如图 11 RC 正弦振荡电路在面包板上振荡电路实物图图 12 RC
10、正弦振荡电路实物在示波器上的电路5.2 方波发生器按图 4 连接实验电路。1、按图 4 在 Proteus 中连接实验电路如图 13 Proteus 方波振荡电路。并进行仿真，仿真结果如图 10 示波器产生稳定的波形。2、按照图 3 在面包板上连接实物图，如图 11（RC 正弦振荡电路，方波、三角波在面包板上实物图），连好实物图后在示波器上检查所搭建的电路图并观察所得的波形如图 14（方波振荡电路实物在示波器上的波形）113、观察波形并拍照图 13 Proteus 方波振荡电路12图 14 方波振荡电路实物在示波器上的波形5.3 三角波发生器按图 5 连接实验电路。1、按图 4 在 Prote
11、us 中连接实验电路如图 14 Proteus 三角波振荡电路。并进行仿真，仿真结果如图 10 示波器产生稳定的波形。2、按照图 3 在面包板上连接实物图，如图 11（RC 正弦振荡电路，方波、三角波在面包板上实物图），连好实物图后在示波器上检查所搭建的电路图并观察所得的波形如图 15（三角波振荡电路实物在示波器上的波形）3、观察波形并拍照13图 14 Proteus 三角波振荡电路图 15 三角波振荡电路实物在示波器上的波形图 15 三角波振荡电路实物在示波器上的波形6 总结思考主要实现了基 UA741 芯片设计。本文的主要工作内容由三个主要方面组成，一部分是有 RC 串并联振荡电路，一部分
12、是滞回比较器运放电路，另一部分是积分电路的设计。在本次试验中存在着许多的阻碍，特别是在面包板上搭建电路时，由于芯片没有在面包板上导通，致使无法再示波器上观察到波形。导致花费了大量的时间来调试电路，没有按时完成实验任务。通过这次设计，我们更进一步的了解到用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路，还有 UA741 芯片的特性及其相关的功能。让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题，通过不断的努力去解决这些问题，解决设计问题14的同时自己也在其中有所收获。实物的制作也提升了我们的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了我们对模拟电路设计方面的兴趣。理论与实践得到了很好的结合。7 参考文献1 童诗白，华成英. 模拟电子技术基础（第五版）M. 北京：高等教育出版社，2015.32uA741 的简单介绍_百度文库http:/ 芯片简介及典型应用_百度文库http:/
