三角波发生电路设计.pdf

三角波发生器设计制作人：朱立超西安建筑科技大学一、工作原理：1. 基本原理图：2.工作原理：1)如图 1，三角波发生器电路，有两部分组成其中集成运放A1 组成滞回比较器， A2 组成积分电路 滞回比较器可以产生稳定的方波信号，再通过积分电路积分产生所需要的三角波由积分电路20 31(z)dtT U RC可知积分电路输出电压同uo1 反向设 t=0 时积分电路电容上的初始电压为零，而滞回比较器输出端uo1=+Uz又有电路图可以看出，两级电路分别都引入了反馈，A1同相输入端的电压up1同时与 uo1和 uo有关，根据叠加定理可得12 1o1o1212uuupRRRRRR由积分回路同向和反向输入端“虚短” “虚断”up2=un2=0,从而可图 1 三角波发生电路图知uo =up2.由于 t0时电容两端电压为了零， 所以 uo=0，而 u01=+Uz，故 up1也为正而当 uo1=+Uz 时，经反向积分，输出电压uo将随着时间往负方向线性增长，则up1将随之逐渐减小，当减小至up1=un1=0时，滞回比较器的输出端电压发生跳变，使uo1由+Uz 跳变为 -Uz，此时 up1也将跳变成为一个负值。

当uo1=-Uz 时，积分电路的输出电压uo将随着时间往正方向线性增长，up1将又逐渐增大，当增大至up1= un1=0 时，滞回比较器的输出端再次发生跳变，u01由-Uz 跳变为+Uz如此重复上述过程，于是滞回比较器的输出电压u01成为周而复始的矩形波，从而积分电路的输出电压uo也成为周期性重复的三角波滞回比较器和积分电路特性：2)输出幅度：在 uo1=-Uz 期间，积分电路的输出电压uo往正方向线性增长， 此时 up1也随着增长，当增长至up1= un1=0 时，滞回比较器的输出电压uo1发生跳变，而发生跳变时的uo值即是三角波的最大值Uom将条图 3 电路的波形图图 2 电压输出特性件 uo1=-Uz，u+=0 和 uo=Uom 代入上式，可得om)(0212211URRRUzRRR可解得三角波的输出幅度为z21 omU RRU3）周期频率 ：在积分电路对 uo1=-Uz 进行积分的半个振荡周期内，输出电压uo由 -Uom 上 升 至 +Uom ， 则 对 积 分 电 路 可 列 出 一 下 表 达 式 ：20 3om2dt)z(1T UUCR即om22z3UT CRU 所 以 三 角 波 的 振 荡 周 期 为23134zom4RCRRUCURT三角波震荡频率：2134RfR R C三角波的输出幅度与稳压管的Uz 以及电阻值之比R1/R2成正比。

三角波的振荡周期则与积分电路的时间常数R3C 以及电阻值之比 R1/R2成正比 仿真设计时要先确定Uz 值 （本设计仿真二极管采用1N5233B类型经测量和对比规格可知其端电压Uz 为 6V） ，再调整电阻R1和R2，使输出幅度达到规定值，然后再调整R3和 C 使振荡周期满足要求二、求解各个元件参数：当接通电源时， 由于电容 C上电压是一个缓慢变化的过程，所以f2134RfR RC12OmZRUURC 上的初始瞬时电压为0滞回比较器电路：由于滞回比较器上电阻R2引入的是正反馈，所以当 uo1增加时正向输入端up1也随之上升随着时间的增加uo1逐渐增加到 UZ.积分电路反向积分， t ↑→ uo↓ ，当 uo>-UT （阈值电压），uo1 从+Uz跃变为 -Uz积分电路正向积分， t ↑→ uo↑ ， 当 uo>+UT， uo1从-Uz 跃变为+Uz ，返回滞回比较器重复上述过程，便产生周期性的变化，即振荡由于输入电压为常量：1012o13otuttu1u（CR又有反馈回路可得：oopuRRRuRRRu212 1 211 1令 uo1=uN1=0，当 uo1=Uz 代入，可得：z21URRUTTTUTU CRU 2z13所以 2314RCRRT所以可以求出①②已知UZ=6V,UOM=6V, =500HZ;C=0.1uF, 将其带入①②式可得12616RVR; ③64213440.1 105002 10 1/RCfR R④联立 ③④可得：44 3312 100.5 105RKR5)选定器件列表：已 知 ： Uz=6V C=0.1uF ，R1=10KΩ R2=10KΩ R4=2KΩ R3=5KΩ R5=10KΩ ; 三、Multisim 仿真电路图及仿真结果如下：由仿真结果可以看到，其基本达到课题要求。

四、误差分析：实际电路中由于要选择确定各个电阻的阻值，特别是第一个必要电阻的确定因而会相应产生误差由于是电子仿真， 自然也存在误差， 误差主要来自电子仿真器件的参数五、参考书籍：《模拟电子技术基础》 （第四版）清华大学童诗白 著《Multisim 10&Ultiboard 10 原理图仿真与 PCB 设计》。