路用折线法实现,其电路频率可选较大差值。
总电路图
3. 方案论证我选的是第一个方案,上述两个方案均可以产生三种波形。
方案二的电路复杂,有过多焊接部分,而且较浪费元器件,但是方案的在调节的时候比较方便可以很快的调节出波形。方案一电路简洁利于焊接可以节省元器件,但是在调节波形的频率值时有一定的限度,由于整个电路时一起的只要调节前面部分就会影响后面的波形,所以选用方案一也可以达到要求。
三、 单元电路设计与参数计算
1.方波三角波转换电路包括同相滞回比较器和积分电路组成.
a.如图所示,在电路的左边为同相滞回比较器,右边为积分运算电路。同相滞回比较器的输出高低电平分别为Uoh=+Uz,Uol=-Uz
积分运算电路的输出电压uo作为输入电压,A1同相输入端的电位
Up1=uo1·R1/(R1+R2+R6)+Uo·(R2+R6)/(R1+R2+R6) 令Up1=Un1=0,并将uo1=±Uz带入得 ±Ut=±Uz·R1/(R2+R6) 电路的振荡原理:
合闸通电,通常C 上电压为0。设Uo1↑→ Up1↑→ Uo1↑↑,直至Uo1 = Uz;积分电路反向积分,t↑→ Uo↓,一旦Uo过- Ut ,Uo1从+ Uz跃变为- Uz。积分电路正向积分,t↑→ Uo↑, 一旦Uo过+ Ut , Uo1从- Uz跃变为+ Uz ,返回第一暂态。重复上述过程,产生周期性的变化,即振荡。由于积分电路反向积分和正向积分的电流大小均为Uo1/(R3+R7),使得U0在一个周期内的下降时间和上升时间相等,且斜率的绝对值也相等,因而将方波转换为三角波。 b.主要参数估算: 1)振荡幅值
在如图所示的三角波—方波发生电路中,因为积分电路的输出电压就是同相滞回比较器的输入电压,所以三角波的幅值为
±Uom=±Ut=±Uz·R1/R2
因为方波的幅值决定于由稳压管组成的限幅电路,所以
Uoh=+Uz,Uol=—Uz
2) 振荡周期
在图3中,在振荡的二分之一周期内,起始值为—Ut,终了值为+Ut
Ut=Uz·T/2·1/R3·C-Ut
得到
T=4·R1·(R3+R7)·C/(R2+R6)
积分器的输出
Uo=—1/(R3+R7)·∫Uo1dt
Uo1=+Vcc时,Uo2=—(+Vcc)·t/(R3+R7)·C1
可见积分器的输入为方波时,输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波,其波形关系下图所示。
方波—三角波的波形变换
比较器与积分器首尾相连,形成闭环回路,则自动产生方波——三角波,三角波的幅度为
Uo2=Vcc·R1/(R3+R7)
方波——三角波的频率为
f= (R2+R6)/4R1(R3+R7)
c.参数计算:比较器A1与积分器A2的元件计算如下: 得U02m=Vcc·R1/(R2+R6) 即R1/(R2+R6)=1/3
取R1=10KΩ,则R2+R6=30KΩ,取R2=20KΩ,R8为20KΩ的点位器。区平衡电阻R4=R1//(R2+R6)≈10KΩ 由式f= (R2+R6)/4R1(R3+R7)
即R3+R7=(R2+R6)/4R1·C1
当0.02HZ≤f≤20khz时,取C1=0.1μf,则R3+R7=1.5Ω~1.5KΩ,取R3=1KΩ,R8为20KΩ电位器。
方波三角波转换电路
2.三角波转换为正弦波.利用低通滤波器将三角波变换为正弦波.
由RC串联接一个同相比例运算电路组成一个一阶有源低通滤波器,滤出一部分干扰,得到想要的波形.
在电路中,当信号频率趋于零时,同相输入端的电位Up=Ui,故电路的通带放大倍数等于同相比例运算电路的比例系数,即
Aup=Up/Ui=1+R11/R12
电路的电压放大倍数
Au=Uo/Ui=(1+Rf/R1)·Up/Ui=Aup/(1+jwRC)=Aup/1+j·f/fp
其中,
fp=f0=1/2πRC