方波 三角波--转换电路实验报告册

物理与机电工程学院

（2015——2016 学年第 二 学期）

综合设计报告

方波 三角波转换电路

专 业：电子信息科学与技术 学 号：2014216041 姓 名： 张 腾 指导教师： 石 玉 军

方波 三角波转换电路

摘要：

一般方波-三角波发生器要用三只运算故大器,而且要用二极管或双向稳压管等有源器件进行限幅,线路较烦琐。这里介绍一个实用的方波-三角波发生器。该电路工作稳定、可靠,而且频率、幅度调节方便。

通过在Multisim10虚拟实验环境中对方波一三角波函数发生器电路的设计，阐述Multisim10在电路仿真设计中的应用过程，实现真正意义上的电子设计自动化（DEA）。

关键字：

三角波发生器 频率 方波 二极管 稳压管 有源器件 限幅 实用 振荡电路 积分器

1.引言：

电子电路邻域中的信号波形，除了正弦波之外另一类就是非正弦波。非正弦

波又称为脉冲波，如方波、矩形波、三角波等都是最常见的脉冲波形，当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。

信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的一般可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而借用计算机技术和DDS技术直接产生的各种波形频率高，成本高。

2.设计内容和要求：

(1).内容：设计一个用集成放大器构成的方波-三角波产生电路，指标要求如下：

方波 重复频率：500Hz 相对误差<5%;脉冲幅度：6-6.5V 三角波 重复频率：500Hz 相对误差<5%;脉冲幅度：1.5-2V (2).要求：

①根据设计要求和已知条件，确定电路方案，设计并选出各单元电路的原件参数。

②测量方波产生电路输出方波的幅度和重复频，是只满足设计要求。 ③测量三角波产生电路输出三角波的幅度和重复频率，是只满足设计要求。

3.方案论证和选择

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波函数发生器的设计方法。产生方波、三角波的方案有多种，如首先产生方波，然后通过整形电路或积分电路将方波变换成三角波；也可以首先产生三角波，再将三角波变成方波等等。

方案一：首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。

方案二：电压比较器以及差分放大器共同组成的方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过电压比较器产生方波，再通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。由于函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本系统未采用单片函数发生器模块8038。

方案一的电路结构、思路简单，但用低通滤波器将方波转化为正弦波时，其

输出因为负载的变动将拉动波形的崎变将造成负载的输出正弦波波形变形；而方案二，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便。综上所述，我们选择方案二。

4.系统框图

5.硬件系统设计

如下图所示的是由集成运算放大器组成的一种常见的方波-三角波产生电路。图中第一个当大器与R3、R2构成同相输入施密特触发器（即迟滞比较器）。第二个运算放大器与RC构成积分回路。由于电容C的密勒效应，在第二个放大器的输出得到线性度较好的三角波。

6.软件系统的设计

7.测试结果

预期的结果如下：

测试结果如下：

8.结论

通过所设计的电路图，在multisim中仿真出了期望的结果，即将方波转换成了

三角波

9.参考文献

[1]童诗白 华成英 模拟电子技术基础第四版 [2]康华光 数字电子技术基础第六版

[3]谷树忠 倪虹霞 张磊 原理图、PCB设计与仿真第二版

10、致谢

感谢老师对我在实验上的帮助，以及操作过程中细心地指导。对于我而言老师教会我的不仅仅是实验课，更是生活中点点滴滴的细节，更是为人处世的道理与社会经验。

再次，要感谢学校为我提供的良好学习环境，在这里我学到了很多的知识。另外还要感谢那些帮助了我的同学，他们在我的电路仿真中给予了我很大的帮助，使我在学习上有了更大的进步。

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