多种波形发生器 - 设计论文

流等于输出电流的平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最大反向电压为是变压器副边电压有效值)。

2U2(U2

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2稳压电路可选集成三端稳压器电路模块。

忽略二极管的正向电阻，其振荡周期；T=T1+T2=2R1 R4 C/R2+2R1(R4||R6)C =2R1R4C(R4+2R6)/R2(R4+R6)，当R6、D支路开路，电容C的正、反向充电时间常数相等时，此时锯齿波就变成三角波，从而电路也就变成了方波，三角波产生电路。振荡周期：T=4R1R4C/R2

3.3.2 方波---三角波转换电 路的工作原理

R2?UT??Uo2mR3?Rp1T?4R2(R4?Rp2)C1R3?Rp1

图3.3方波—三角波产生电路

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图3-2(a) 图3–2(b) 比较器的电压传输特性 方波----三角波变换 工作原理如下：

若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+Vcc,则

U??R3?RPR21(?VCC)?Uia?0

R2?R3?RPR2?R3?RP11将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia-为

Uia???R2?R2(?VCC)?VCC

R3?RPR?RP131若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为

Uia???R2R2(?VEE)?VCC

R3?RPR3?RP11R2ICC

R3?RP1比较器的门限宽度UH?Uia??Uia??2由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图3-71所示。

a点断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，

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则积分器的输出Uo2为UO2??1UO1dt ?(R4?RP2)C2 UO1??VCC时，UO2??(?VCC)?VCCt?t

(R4?RP2)C2(R4?RP2)C2VCC?(?VEE)t?t

(R4?RP2)C2(R4?RP2)C2UO1??VEE时，UO2?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。

a点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角

波的幅度为UO2m?R2VCC

R3?RP1方波-三角波的频率f为 f?R3?RP1

4R2(R4?RP2)C2由以上两式可以得到以下结论：

1. 电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。

2. 方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。 电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。

3.3.3三角波---正弦波转换电路的工作原理

三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。

差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。分析表明，传输特性曲线的表达式为：

IC2?aIE2?aI0aI0I?aI? 式C1E1Uid/UT?Uid/UT1?e1?e中 a?IC/IE?1

I0——差分放大器的恒定电流；

UT——温度的电压当量，当室温为25oc时，UT≈26mV。

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如果Uid为三角波，设表达式为

?4Um?T??T?t?4????Uid??

??4Um?t?3T??4?T?T??0?t???2?? ? ?T???t?T????2?式中 Um——三角波的幅度； T——三角波的周期。

为使输出波形更接近正弦波，由图可见： （1） 传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；

（2） 三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。

（3） 图为实现三角波——正弦波变换的电路。其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整

电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。

VCC12VC3C6R1120kohm470uFUo2R1220kohm0.1uFC2R20C547kOhmKey = c 4%Q42N2222AR14R106.8kohmR15100ohmQ62N2222AR196.8kohm470uFUo3470uF 170OhmKey = dQ72N2222AQ82N2222AR1815kohmR16VDD2kohmR172kohm-12V

图3-3(a) 三角波—正弦波变换电路

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