【模电课程设计】集成运放构成的波形发生器

通过这次课程设计，我学会运用所学模电知识设计电路，特别是在电路参数计算方面取得了新的收获。实验中我们用到了四运放芯片LF347，以前只在学习模电这门课程时对其理论知识有初步的了解。通过本次课程设计，我对它的工作原理有了深刻的了解。对其电压比较器、积分电路、滤波电路的参数设计有了一个实践操作，学会了设计其他要求的信号发生器。

羊村懒哥

4559人浏览 · 2024-03-03 12:03:55

羊村懒哥 · 2024-03-03 12:03:55 发布

设计要求

1、设计任务

在所学模拟电子技术课程知识基础上，选用合适的集成运放设计产生正弦波、方波、三角波的综合波形发生器；掌握用三端稳压管设计正负直流电源的方法。

2、设计要求

基本要求:

1.各输出波型的工作频率范围为500Hz～5KHz连续可调。
2.正弦波幅值为±5V，失真度小于1.5%。
3.方波幅值为±5V，三角波幅值为±10V。

提高部分：

1.将方波、三角波发生电路设计为占空比可调。
2.设计整个电路所需的直流电源。

1 系统设计方案

利用滞回比较器产生方波，利用二极管的单向导电性可以引导电流流经两个不同的通路，使其充电时间常数不同，即实现方波占空比可调电路；方波作为积分电路的输入，则积分电路输出三角波；三角波作为滤波电路的输入，则滤波电路输出正弦波。方波实现占空比、频率可调，则三角波、正弦波占空比、频率可调。

图1-1 系统框图

2 电路设计

2.1方波、三角波、正弦波发生电路

图2-1 总发生电路图

2.1.1工作原理的分析

方波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路的输出必须通过一定的方式引回到它的输入，以控制输出状态的转换；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。方波发生电路由反向输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路中利用二极管的单向导电性引导电流流经两个不同的通路，两个通路充电时间常数不同，实现占空比可调。RC回路作为延迟环节，C上电压作为滞回比较器的输入，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。

将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。将三角波作为滤波电路的输入，则一阶滤波电路输出为正弦波。方波频率可调，占空比可调则三角波、正弦波频率、占空比也可调。

2.1.2参数的计算及器件的选择

3.系统的测试

3.1 电路板的测试

（1）未上电前，认真检测焊接后的电路板是否焊接正确，同时检查线路内部是否出现断路、短路、虚焊等问题。

（2）接通电源，观察是否有冒烟、烧断、烧焦、跳火、发热等不正常现象。如有发现，一定要先断电，再查线路。

（3）检查所有芯片的电源脚和接地脚是否正确。用万用表表笔检测各芯片的工作电压是否正常。

（4）上电并接通示波器后发现没有任何波形，检查稳压管、整流二极管是否焊反。检查无误后依旧没有波形时，可以先将方波与三角波之间的接线断开，接上函数信号发生器，输出1kHZ，Vpp10V的方波信号，若能在三角波输出处测出三角波，则方波电路有问题，应仔细检查原理图，并仔细核对PCB，检查是否导入出错，是否有线没有接上。

3.2 数据的测试

3.2.1 方波的测试

图3-1 方波测试结果图

	频率（Hz）	峰峰值（V）	占空比（%）
方波	277.8Hz～8.104kHz	10.76	41.9～59.5

3.2.2三角波的测试

图3-2 三角波测试结果图

	频率（Hz）	峰峰值（V）
三角波	382.8Hz～10.79kHz	19.92V

3.2.3正弦波的测试

图3-3 正弦波测试结果图

	频率（Hz）	峰峰值（V）
正弦波	486.8Hz～7.911kHz	10.29V

满足设计要求。

4 总结

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

附录

附录一元器件清单

序号	器件名称	型号	数量	序号	器件名称	型号	数量
1	芯片	LF347	1
2	稳压管	4.7V	2
3	整流二极管	1N4147	2
4	电容	472	1
		103	1
		104	1
5	接线端子	3P	1
6	排针	10P	1
7	蓝白电位器	5k	2
		10k	2
		100k	2
8	电阻	1k	3
8	电阻	10k	3