设计制作一个产生正弦波方波三角波函数转换器

得：

uO??uC??11idt??uIdtC??CRC；τ = RC（积分时间常数） 由上式可知，利用积分电路可以实现方波——三角波的波形变换。

（2）正、反向积分时间常数可调电路

正、反向积分时间常数可调电路如图11所示。

图11 正、反向积分时间常数可调电路

4.直流电源电路原理

直流电源电路方框图如图12所示。 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路 图12 直流电源电路方框图 （1）整流电路：将交流变直流的过程。 设变压器副边电压U2=2U2sinwt, U2为其有效值。 则：输出电压的平均值 输出电流的平均值 IO(AV)=0.9U2/RL 脉动系数 S=

二极管的选择 最大镇流电流IF>1.1UO1M= 2/3=0.67 UO(AV)2U2 ?RL最高反向工作电压 URM>1.12U2 （2）滤波电路：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。

按照三角形相似关系可得：

UO(AV)=2U2(1-T/4RLC)

当RLC=(3~5)T/2时，UO(AV) =1.2U2 脉动系数为S=

T

4RLC?T

（3）稳压电路：把电压幅值稳定的电路。

在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻R

上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。限流电阻R是必不可少的元件，它既限制稳压管中的电流使其正常工作，又与稳压管相配合以达到稳压的目的。一般情况下，在电路中如果有稳压管存在，就必然有与之匹配的限流电阻。 1）稳压电路输入电压UI的选择：

根据经验，一般选取 UI=(2~3)UO

UI确定后，就可以根据此值选择整流滤波电路的元件参数。 2）稳压管的选择： UZ=UO; IZmax-IZmin>ILmax-ILmin; 稳压管最大稳定电流

IZM>=ILmax+ILmin 3）限流电阻R的选择： 通过查手册可知：IZMIN<=IDZ<=IZMAX; 计算可知:Rmax=（UImin-UZ)/(IZ+ILmax） Rmin=(UImax-UZ)/(IZM+ILmin) 本实验采用集成稳压器电路，其包括调整管、保护电路、比较放大电路、基准电压电路、采样电路、电流源电路。 4）直流电源电路仿真电路图如图13所示。 图13 直流电源电路仿真电路图 （二）参数计算 1.直流电源的参数设计

提供的是220V的交流电源要变为正负12V直流电， 变压器用 220V~15V规格的，由于

2U2，最高反向工作电压URM>=1.12U2,因此?RL整流电路中用的二极管最大镇流电流IF>1.1

选用二极管型号为1N4007即可。滤波电路中RLC=(3~5)T/2时滤波效果好，因此大电容可选用耐压值为35V，3300uf的电容两个。稳压管稳压电路中选的三端稳压器为：LM7812、

LM7912，这样可以稳定输出电压为正负12V。

另外加上一些滤波电容，即：C3=C4=220uf,C5=C6=220nf,C7=C8=100nf.为了显示输出电压“与否”，两边可分别用二极管串联一个1K的电阻来显示。 2.RC正弦波振荡电路的参数设计

根据设计要求输出波形频率范围为0.2KHz~20kHz且连续可调，正弦波幅值为±2V，

f0=1/(2ПRC)，由于器材的原因，取C=220nf,则R=1/2Пf0C,解之可得，R的取值范围0.0369K~3.69K，因此RC选频网络用两个5K电位器和两个220nf的电容组成串并联网络。对于电压幅值2V，可以通过R310K的电位器和R110K的电阻调节而得到。 3.方波电路的参数设计

根据设计要求方波幅值为2V，因此选择的稳压二极管可选用稳压为3.3V的，共两个。

3.三角波电路的参数设计

由于是方波—三角波转换电路，因此在第二个集成块的输出端加上个限流阻R5=2K,根

据设计要求锯齿波的峰—峰值为2V，且占空比可调。 Uo=-T=11Uz(t1-t0)+UO(t0) 当Uo=Uz(t2-t1)+UO(t1) （R8?R9)CR8C2R5（2R8?R9)C ,取R9、R5为10K的电位器，R8为50K电位器。解之可得： R6R6=282/T=282f=0.0968K~9.68K，因此取R6=10K，积分电路中C=220nf,改变占空比的二极管可选用2个1N4007,补偿电阻R12可选取10K，以保证集成运放输入级差分放大电路的对称性。 四、总原理图及元器件清单 1.总原理图 直流电源原理图如图14所示。

图14 直流电源原理图

波形转换原理图如图15所示

图15 波形转换原理图

2.元件清单

元件序号

型号 主要参数 数量 备注（价钱）

五、变压器 安装与调

三端稳压器 三端稳压器 电阻 ?15V 1 1 1 9元 1.2元 1.2元 0.1元 LM7812 LM7912 68Ω、2K、10K 3、1、3 15K、1K 1、2 3 芯片 Ua741 1.5元 试 电位器 5K、50K 2、1 0.5元 1.直流稳压电源

电位器 电容 二极管 发光二极管 （稳压管 1）按所设计得电路图在电路板上做好布局，准备焊接电路板。 （2）用万用表测得输出为+12.0V和-12.06V，与理论值有一定的误差；并且测出7812、7912输入与输出的压差，并记录。 2.正弦波、方波、三角波 （1）按所设计得电路图在电路板上做好布局，准备焊接电路板. （2）经“起振”调试后用示波器可测得各输出端的波形，并记录。

（3）用示波器读出格数，计算峰—峰值；

（4）调节各个电位器，用函数发生器的输入端测出各个波形的频率范围，并记录。

大号焊接板 大电容 小电容 导线 10K 0.22uf 4 3 10 5 2 1 0.5元 0.5元 0.1元 0.3元 0.25元 2.0元 0.5元 0.3元 3元 1N4007 3.3V 耐压35V以上 3300uf、220uf 2、2 0.1uf、0.33uf 2、2 1 六、性能测试与分析

1.直流电源部分