第一章、设计要求

1.1 设计内容及要求

1.输出波形频率范围为0.2KHz~20kHz且连续可调； 2.正弦波幅值为±2V，； 3.方波幅值为2V；

4.三角波峰-峰值为2V，占空比可调；

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第二章、系统的组成及工作原理

设计要求为实现正弦波-方波-三角波之间的转换。正弦波可以通过RC振荡电路产生。正弦波通过滞回比较器可以转换成方波，方波通过一个积分电路可以转换成三角波，三角波的占空比只要求可调即可。各个芯片的电源可用±12V直流电源提供，并备用了两套方案设计。

2.1方案一

方案一电路方框图如图2.1所示。 LC正弦波振荡电路 滞回比较器 积分电路

图2.1 方案一方框图

LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相似

的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。

2.2 方案二

方案二电路方框图如图2.2所示。

RC正弦波发生电路 滞回比较器 图2.2方案二方框图

积分电路

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方案二仿真电路如图2.3所示。

图2.3方案二仿真电路图

方案论证：LC正弦波振荡电路特别是方案一所采取的电感反馈式振荡电

路中N1与N2之间耦合紧密，振幅大；当C采用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，最高频率可达几十兆赫兹。由于反馈电压取自电感，对高频信号具有较大的电抗，输出电压波形中常含有高次谐波。因此，电感反馈式振荡电路常用在对波形要求不高的设备之中，如高频加热器、接受机的本机振荡电路等。另外由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路，必要时还应采用共基电路。因此对于器材的选择及焊接的要求提高，并且器材总价格也增加了。

相反，RC正弦波振荡电路的振荡频率较低，一般在1MHz以下，它是以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小等优点，因此获得相当广泛的应用。另外对于器材的要求也不高，只需集成块、电容、电位器等组成即可。在焊接方面，直接、美观、大方！在器材总价格方面，相比第一种方案更为实惠。

综合对比两种方案，选择第二种方案。

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第三章 单元电路设计与参数计算

3.1单元电路设计

3.1.1正弦波发生器实验原理

（1）RC 串并联选频网络。

R2?1?j?R2C2 ??Uf??2?F?1U?1??2R?1?1j?C11?j?R2C2?(1?1R1C21?)?j(?R1C2?)R2C1?R2C1

R1=R2=R，C1=C2=C， ，令 ? ? 1 0RC 则： f?0

??F3?j(112?RC??0?)?0?? ?得 RC 串并联电路的幅频特性为： F

132?(??1相频特性为： F??03? ?0?1?F??arctg当???0?时，RC 3 最大，?F = 0。

??02?)?0?（2）振荡频率与起振条件 1）振荡频率： f0?12?RC2）起振条件：

1?F?当f = f0 时， 由振荡条件知：A ?F ? ? 1 3??3所以起振条件为： ARF同相比例运放的电压放大倍数为：A ?1?ufR??R?2R即要求： F3）稳幅环节：反馈电阻的热敏RF采用负温度系数电阻，R1采用正温系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。或者在RF回路中串联二个并联的二极管也可以自动稳幅。

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正弦波发生器仿真电路图3.1所示。

图3.1正弦波发生器仿真电路图

3.1.2正弦波—方波转换器实验原理 正弦波—方波转换器方框图如图3.2所示。

正弦波发生电路 滞回比较器 图3.2 正弦波—方波转换器方框图

方波

（1）电路组成：

1）滞回比较器：集成运方、R11、R8.

图3.3为一种电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，

R2和R1构成正反馈，运算放大器当up>un时工作在正饱和区，而当un>up时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压ui小于某一负值电压时，输出电压uo= -UZ；当输入电压ui大于某一电压时，uo= +UZ。又由于“虚断”、“虚短”up=un=0，由此可确定出翻转时的输入电压。up用ui和uo表示，有

11ui?uoRu?R1uoRR2=un=0 up?1?2i11R1?R2?R1R2

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