三角波发生电路设计.doc

三角波发生器设计
　 　 　 　 　 　 　　 　制作人:朱立超
　 　 　 　　 　 　　　　 西安建筑科技大学　 　 　 　 一、工作原理：
1. 基本原理图:

图1 三角波发生电路图

2、工作原理：
　　 　 1）如图1，三角波发生器电路,有两部分组成。其中集成运放Ａ１组成滞回比较器,Ａ2组成积分电路。滞回比较器可以产生稳定得方波信号,再通过积分电路积分产生所需要得三角波.
由积分电路　可知积分电路输出电压同ｕｏ1 反向．
设ｔ=0时积分电路电容上得初始电压为零，而滞回比较器输出端uo１=+Uz.又有电路图可以瞧出,两级电路分别都引入了反馈, A1同相输入端得电压up１同时与ｕo１与uo有关,根据叠加定理
可得　
由积分回路同向与反向输入端“虚短"“虚断”up2=　ｕn2=0，从而可知uｏ =up2、由于t0时电容两端电压为了零，所以 uo＝０,而u01=+Ｕz,故uｐ1也为正。而当uｏ１＝+Uz时，经反向积分,输出电压uo将随着时间往负方向线性增长，则up1将随之逐渐减小,当减小至ｕｐ1＝uｎ1=０时,滞回比较器得输出端电压发生跳变，使uo１由＋Ｕz跳变为-Uｚ,此时up1也将跳变成为一个负值.当ｕo1＝—Ｕz时，积分电路得输出电压uｏ将随着时间往正方向线性增长,up1将又逐渐增大,当增大至uｐ1=　un1=０时，滞回比较器得输出端再次发生跳变，u01由—Uz跳变为＋Uz。如此重复上述过程,于就是滞回比较器得输出电压u01成为周而复始得矩形波，从而积分电路得输出电压uo也成为周期性重复得三角波。
滞回比较器与积分电路特性:

图2 电压输出特性
图3 电路得波形图

2）输出幅度:
在uo1=－Ｕｚ期间,积分电路得输出电压uｏ往正方向线性增长，此时up1也随着增长，当增长至up1＝ ｕn1=0时，滞回比较器得输出电压uo1发生跳变，而发生跳变时得ｕｏ值即就是三角波得最大值Uom。将条件uo1=—Uｚ,u+＝0与uｏ=Uｏm代入上式,可得　
可解得三角波得输出幅度为
　 3)周期频率：
在积分电路对uo1=－Uz进行积分得半个振荡周期内,输出电压uo由—Uom上升至+Ｕoｍ,则对积分电路可列出一下表达式:
即　　 所以三角波得振荡周期为
三角波震荡频率：

三角波得输出幅度与稳压管得Ｕz以及电阻值之比Ｒ1/R2成正比。三角波得振荡周期则与积分电路得时间常数R3C以及电阻值之比Ｒ1/Ｒ2成正比．仿真设计时要先确定Uz值(本设计仿真二极管采用1Ｎ5233B类型经测量与对比规格可知其端电压Uz为6V)，再调整电阻R１与Ｒ2,使输出幅度达到规定值,然后再调整R3与C使振荡周期满足要求。
二、求解各个元件参数：
当接通电源时，由于电容Ｃ上电压就是一个缓慢变化得过程,所以C上得初始瞬时电压为0.
滞回比较器电路:由于滞回比较器上电阻R2引入得就是正反馈,所以当uｏ1增加时正向输入端ｕｐ１也随之上升随着时间得增加uｏ1逐渐增加到UZ、
积分电路反向积分,t↑→ uｏ↓，当uo〉－UＴ (阈值电压),ｕo1从＋Uz跃变为-Uz。
积分电路正向积分，t↑→ uo↑,当ｕo>+UＴ,ｕｏ１从-Ｕz跃变为+Uz ,返回滞回比较器。重复上述过程，便产生周期性得变化,即振荡。
由于输入电压为常量：

又有反馈回路可得:

令uo1=uN1=0,当ｕo1=Uz代入,可得：
　　　所以　
所以可以求出 　　 　 　　 　　　①

　 　 　 　　　 　 　 ②
已知ＵZ＝6Ｖ，UＯM=6V，　 =５00HＺ; C＝0、１ｕＦ,将其带入①②式可得；　③
④
联立　③④可得:

５）选定器件列表:
已知:Uz＝6V C＝0、1uF　,　R1=10KΩ R2=10ＫΩ R4=2ＫΩ Ｒ３=5KΩ R5＝10ＫΩ ；
三、Muｌtisim仿真电路图及仿真结果如下:

由仿真结果可以瞧到，其基本达到课题要求.
四、误差分析：
　 实际电路中由于要选择确定各个电阻得阻值，特别就是第一个必要电阻得确定因而会相应产生误差
由于就是电子仿真,自然也存在误差，误差主要来自电子仿真器件得参数。
五、参考书籍:
《模拟电子技术基础》（第四版) 　 　 　清华大学　童诗白 著《Ｍuｌｔisim 10＆Ｕltiｂoard　10原理图仿真与PＣB设计》