锯齿波形发生器.doc

一、设计任务及要求：
设计任务：
设计一个输出电压幅度为3V的锯齿波形发生器
要 求：
1. 锯齿波形发生器输出电压为3V。
2. 电路还必须简单可靠，能够在一定范围内调节锯齿波的频率。
3. 采用Multisim10.O进行仿真，验证和完善设计方案。

指导教师签名：
年 月 日
二、指导教师评语：

指导教师签名：
年 月 日

三、成绩

验收盖章
年 月 日

锯齿波形发生器的设计
1 设计目的
（1）通过运用模拟电子技术的相关知识设计一个元件，来达到熟悉相关知识件的目的。
（2）了解锯齿波形发生器的组成及工作原理。
（3）熟悉锯齿波形发生器的设计、制作，与操作。
（4）了解Multisim的使用方法以及实现仿真。
2 设计思路
设计一个输出电压为3V的锯齿波形发生器：
（1）根据直流电流框图制作±12V和±8V的直流电源。
（2）利用迟滞比较器产生方波信号提供给积分器。
（3）通过积分器对方波信号的处理后输出锯齿波信号。
（4）将已经选择好的各部分电路组合使之构成完整的电路图。
3 设计过程
3.1方案论证
该锯齿波信号放生器由电源、迟滞比较器、积分器等所组成，其原理框图如图1所示：
信号输出
积分器
迟滞比较器

电源

电源

图1锯齿波形发生器原理框图
它的工作原理：积分器的输出电压反馈给迟滞比较器输入端为它提供输入电压，进而产生方波，方波在积分器的作用下生成锯齿波。电路只需加入直流电压即可工作。
3.2电路设计
（1） 迟滞比较器的设计，如图2所示

图2 迟滞比较器
工作原理：由图2所示为锯齿波形发生器的第一部分——迟滞比较器。它由比较器，电阻，整流二极管组成。迟滞比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，这种比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。设输入电压为，由图中电路可得

当电路翻转时，有，既得

由于，可分别求出上、下门限电压和门限宽度为

当输入电压大于门限电压时，输出电压为正；当输入电压小于门限电压时，输出电压为负。D1、D2、R4构成限幅电路，输出方波波形。
（2） 积分器电路设计，如图3所示

图3积分电路
工作原理：积分电路时一种应用比较广泛的模拟信号运算电路，它是组成模拟计算机的基本单元，可以实现对微分方程的模拟。当输入电压为矩形波时，通过积分换算，输出电压即可转变为三角波。
（3）整体电路设计，如图4所示

图4整体电路设计
工作原理：设t=0时接通电源，有=-，则-经R6向C充电，使输出电压按线性规律增长。当上升到门限电压使==0时，比较器输出由-上跳到+，同时门限电压下跳到值。以后=+经和D、两支路向C反向充电，由于时间常数减小，迅速下降到负值。当下降到门限电压使==0时，比较器输出又由+下跳-到。如此周而复始，产生振荡。由于电容C的正向与反向充电时间常数不等，输出波形为锯齿波，为矩形波电压。

4 调试与结果
（1）反复检查电路的可行性，并运用Multisim进行仿真，找到相应的元件，注意连接好各部分电路。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。
（2设置元件数值是锯齿波形发生器的输出电压为3V。
（3）观察输出波形的情况，看是否实现了仿真。
（4）仿真结果：
a.输出波形如图5所示：

图5方波波形图
此时的波形由迟滞比较器输出，输出波形为方波，输出电压为3V，与理论值一致。
b.输出波形如图6所示：

图6锯齿波波形图
经过积分器的作用，输出波形由方波转换为锯齿波，输出电压幅度接近于3V，符合实验目的。
5主要仪器与设备
直流电源：8V一个,12V一个个，-8V一个，-12V一个；
放大器：LM741H放大器两个；
电阻：1K的电阻一个，10K的电阻六个；
二极管：D102BZ2.2两个,D31BH62一个；
电容：1000nF电容一个；
示波器：示波器两个。
6设计体会与建议
6.1设计体会
这次课程设计中我的任务是设计输出幅度为3V的锯齿波形发生器，通过这次课程设计，让我有机会锻炼自己，深入了对模电知识的掌握，加强了我的动手、思考和解决问题的能力。拿到题目还不知道怎么下手，通过阅读教材上的与本次设计相关内容、查阅相关资料、和蒋琛琛的讨论、仔细研究，我对整体框架做了一个初步了解。做完这些我就开始了设计和绘图，在使用Multisim绘好了图后，又遇到了一些问题。通过仔细的研究和修改，锯齿波形发生器就完成了。在这次设计中，通过动手让我对各个元件变得熟悉，让我深入掌握了课本上的知识，提升了我的动手能力，也让我学会运用Multisim进行仿真设计。
课程设计是一个学习新知识，巩固加强所学理论知识，培养综合运用知识能力，独立思考和解决问题能力的良好途径。这次课程设计让我感受到了模电设计的乐趣，学到了更深层次的东西，令我受益匪浅！
6.2对设计的建议
这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在我们初次接触课程设计的时候，由于是第一次接触，老师就是我们的引路人，老师的指导让我们能够有一个明确的目的和方向，从而效率就能够得到提高，这样我们就会有更充足的时间去学习其他知识，让自己的知识面更广泛。当然空洞的理论是永远也比不上实际技能的掌握的，让我们自己去解决问题，能更好的培养自己独立思考的能力。不过，还是希望老师您能给我们多一点建议，让我们学到的知识更多，更丰富，这对我们今后的工作也将会有莫大的帮助，在此谢谢老师！

参考文献
[1] 康华光主编. 电子技术基础模拟部分（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社,2011.
[2] 童诗白 华成英主编.模拟电子技术基础-第三版[M].高等教育出版社,2001.
[3] 渡边嘉二郎.模拟大规模集成电路设计基础（日）[M].中村哲夫著，徐国鼎译，北京:科学出版社,2007.
[4] 崔玮主编.电路原理图与电路板设计教程[M].北京：海洋出版社,2004.