方波三角波压控振荡器

武汉理工大学《模拟电子技术基础A课程设计》课程设计说明书1课程设计任务书学生姓名：xz专业班级：电信1005班指导教师：王绪国工作单位：信息工程学院题目:方波、三角波压控振荡器设计仿真与实现初始条件：可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，三极管等，或自备元器件。可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器要求完成的主要任务:（1）设计任务根据初始条件，完成方波、三角波压控振荡器电路的仿真设计、装配与调试。（2）设计要求①直流控制电压5mV~5V时控制方波、三角波的振荡频率；②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。时间安排：1、第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。2、第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《模拟电子技术基础A课程设计》课程设计说明书2目录1课程设计任务.............................................................................................................................31.1设计题目...........................................................................................................................31.2设计要求及技术指标.......................................................................................................32总体方案的设计与选择及原理.................................................................................................32.1方案设计与论证...............................................................................................................32.2整体电路工作原理...........................................................................................................42.3方波电路设计原理...........................................................................................................42.4三角波电路设计原理.......................................................................................................52.5压控电路原理设计..........................................................................................................72.6完整原理图及参数计算...................................................................................................83电路的模拟与仿真...................................................................................................................103.1Multisim仿真.................................................................................................................103.2仿真结果分析.................................................................................................................124电路的安装和调试....................................................................................................................124.1生成元件清单.................................................................................................................124.2集成运放LM339简介...................................................................................................134.3集成运放LM324简介...................................................................................................134.4安装和调试.....................................................................................................................144.4.2调试方波——三角波产生电路..................................................................................144.5焊接.................................................................................................................................154.6完整电路板的调试.........................................................................................................175心得体会...................................................................................................................................196参考文献...................................................................................................................................21武汉理工大学《模拟电子技术基础A课程设计》课程设计说明书31课程设计任务1.1设计题目根据初始条件，完成方波、三角波压控振荡器电路的仿真设计、装配与调试。1.2设计要求及技术指标1.直流控制电压5mV~5V时控制方波、三角波的振荡频率。频率范围为200Hz~1.5kHz，方波VOM=±8V，三角波VOM=±4V2.选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。3.利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作理。并仿真实现系统功能。4.安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。5.利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。2总体方案的设计与选择及原理2.1方案设计与论证方案一∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。方案二：采用电压比较器和积分器同时产生方波和三角波。其中电压比较器产生方波，对其输出波形进行一次积分产生三角波，采用直流电压信号与积分电路相连，从而改变三角波和方波的频率该电路的优点是十分明显的：1、线性良好，稳定性好；2、频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便的连续的改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；武汉理工大学《模拟电子技术基础A课程设计》课程设计说明书43、三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。因此本次采用同相迟滞电压比较器和积分器同时产生方波和三角波的方案。2.2整体电路工作原理电压控制振荡器简称为压控振荡器（VoltageControlledOscillator,缩写为VCO），是一种将直流电平变换为相应频率的脉冲变换电路，或者说是输出脉冲频率与输入信号电平成正比例的电路。他被广泛地应用在自动控制、自动检测与检测技术等技术领域。压控振荡器的控制电压可以有不痛的输入方式。如用直流电压作为控制电压，电路可制成频率调节十分方便的信号源；用正弦电压作为控制电压，电路就成为调频振荡器；而用锯齿电压作为控制电压，电路将成为扫频振荡器。压控振荡器由控制部分、方波、三角波发生器组成，其原理框图如图2-2-1所示2.3方波电路设计原理方波的产生有很多种方法，而用运算放大器的非线性应用电路图——电压比较器是一种产生方波的最简单的电路之一。如图2-3-1所示，是在单门限电压比较器的基础上加上部分正反馈构成的迟滞电压比较器，其中R3为限流电阻，R1，R2是输入输出取样电路，D1为双向稳压管。则可以算的𝑉p=VoR1R1+R2+𝑉iR2𝑅1+R2，阈值电压为Vth=±VoR1R2。由于迟滞比较器具有回差特性，它具有较强的输出电图2-3-1压抗干扰能力，这是因为当输出电压一旦跳变后，只要在跳变点的附近的输入干扰电压不反相器1反相器2模拟开关方波、三角波发生器三角波方波控制电压图2-2-1压控振荡器原理框图武汉理工大学《模拟电子技术基础A课程设计》课程设计说明书5超过迟滞宽度的值，输出电压值将稳定不变。2.4三角波电路设计原理锯齿波和正弦波、方波、三角波是常用的基本测试信号。三角波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路.由于方波或矩形波包含极丰富的谐波,因此这种电路又称为多谐振荡电路.它是在迟滞比较器的基础上,增加了一个由R、C组成的积分电路,把输出电压经过R、C反馈到比较器的反相端.在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了双向限幅房波发生电路.由于比较器中的运放处于正反馈状态,因此一般情况下,输出电压V0与输入电压V1不成线性关系,只有在输出电压V0发生跳变瞬间,集成运放两个输入电压才可近似等于零,即Vid=0或Vp=Vn=V1是输出电压V0转换的临界条件。在接通电源的瞬间，输出电压究竟偏于正向饱