這是我上周剛做的電力電子設計，用了一周時間。里面包含DOCX文件，仿真設計及波形分析
波形變換—方波到三角波 【摘要】：本設計介紹了波形發生器的制作和設計過程,并根據輸出波形特性研 究該電路的可行性。在此基礎上設計了一種能產生方波----三角波的模塊電路,包括了原理圖和仿真圖。該電路有主要由積分器、比較器、LM741 集成運算放大 器，通過用雙蹤示波器來確定各種波形的幅值及可調頻率的上限和下限。重點闡述了發生器的電路結構及工作原理，分析了單元電路的制作和工作過程并進行了調試，調試結果表明設計的電路是可行的。
1、 設計的目的及技術指標與要求1. 設計目的（1）掌握電子系統的一般設計方法； （2）會運用Multisim工具對所作出的理論設計進行模擬仿真測試，進一步完善理論設計； （3）通過查閱手冊和文獻資料，熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用元器件的原則； （4）掌握模擬電路的安裝，測量與調試的基本技能,熟悉電子儀器的正確使用方法，能分析實驗中出現的正常或不正常現象(或數據)獨立解決調試中所發生的問題； （5）學會撰寫設計報告； （6）培養綜合應用所學知識來指導實踐的能力。 2. 設計要求與技術指標 輸出波形：方波－三角波； 2、 總體方案論證函數信號發生器是一種能夠產生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路。 函數發生器有很寬的頻率范圍，使用范圍很廣，它是一種不可缺少的通用信號源。 函數發生器作為一種常用的信號源,是現代測試領域內應用最為廣泛的通用儀器之一，在研制、生產、測試和維修各種電子元件、部件以及整機設備時，都學要有信號源，由它產生不同頻率不同波形的電壓、電流信號并加到被測器件或設備上，用其他儀器觀察、測量被測儀器的輸出響應，以分析確定它們的性能參數。信號發生器是電子測量領域中最基本、應用最廣泛的一類電子儀器，可以產生多種波形信號,如正弦波,三角波,方波等。 實現方波到三角波的變換有以下三種方案： （1）由RC橋式電路產生正弦波，再由正弦波經比較器電路產生方波，再由方波經積分電路產生三角波。 （2）用5G8038集成函數信號發生器所需信號。接入外部電路后5G8038的9、3、2引腳就分別產生方波、三角波、正弦波。頻率調節部分通過其他引腳接外電路來實現，然后從5G8038出來經過選擇開關選擇所需的波形進入LM31D8進行放大和幅度調節最后從LM31D8出來的波即為頻率和幅度可調的方波，三角波和正弦波。5G8038如圖 1所示。 圖 1 5G8038集成函數信號發生器 （3）由比較器和積分器組成方波—三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分電路得到三角波，三角波到正弦波由差分式放大電路完成。差分放大電路具有工作穩定、輸入阻抗高、抗干擾能力強等優點。特別是作為直流放大器時可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正波。設計框圖如圖 2所示。 圖 2 由比較器與積分器組成的函數發生器 3、 單元電路圖設計及各部分功能1. 工作原理1.1 方波產生電路原理方波產生電路是一種能夠直接產生方波或矩形波的非正弦信號發生電路。由于方波或矩形波包含極豐富的諧波，因此，這種電路又稱為多諧振蕩電路。  圖 6 方波產生電路 矩形波產生電路如圖 6所示，它是在遲滯比較器的基礎上，把輸出電壓經 、C反饋集成運放的反相端。在運放的輸出端引入限流電阻R和兩個穩壓管而組成的雙向限幅電路。 在接通電源的瞬間，電路的輸出電壓究偏于正向飽和還是負向飽和，純屬偶然。設輸出電壓偏于負飽和值，即 時，則集成運放同相端的電壓為  而 時電容反向充電， 由零變負。在 高于 之前， 不變。當 下降到略低于 時， 從–VZ跳變到+ VZ。與此同時，由 變 為 ，而 是電容充電，在 低于 以前， 不變。當上升到略高于 時，從+VZ跳到–VZ。如此循環不已，產生振蕩，輸出矩形波。 方波產生電路圖如所圖 8示： 圖 8 方波產生電路圖 1.2 方波——三角波轉換電路的原理 產生三角波利用的是積分電路的原理 由于反相輸入， ，故   上式表明 與 的積分成比例，式中的負號表示兩者相反， 稱為積分時間常數。當為階躍電壓時， 。當積分電路的輸入為方波時，電路將輸出三角波。 圖 9 三角波產生電路圖 2. 電路元器件2.1 芯片741工作原理及原理圖741型運算放大器具有廣泛的模擬應用。寬范圍的共模電壓和無阻塞功能可用于電壓跟隨器。高增益和寬范圍的工作電壓特點在積分器、加法器和一般反饋應用中能使電路具有優良性能。此外，它還具有如下特點:無頻率補償要求;短路保護;失調電壓調零;大的共模、差模電壓范圍;低功耗。 741型運放雙列直插封裝如圖10（a）所示。緊靠缺口下方的管腳編號為1，按逆時針方向編號。其中，管腳2為運放反相輸入端，管腳3為同相輸入端，管腳6為輸出端，管腳7為正電源端，管腳4為負電源端，管腳8為空端，管腳1和5為調零端。通常，在兩個調零端接一幾十千歐的電位器，其滑動端接負電源，如圖10（b）所示。調整電位器，可使失調電壓為零。 （a） （b） 圖 10 741原理圖 2.2 二極管02DZ4.7由兩個02DZ4.7二極管組成了一個穩壓二極管，穩壓二極管的作用是限制和確定方波的幅度，因此要根據設計所要求的方波幅度來選擇穩壓管的穩定電壓。此外，方波幅度和寬度的對稱性也與穩壓管的對稱性有關，為了得到對稱的方波輸出，通常應選用高精度的雙向穩壓管。R2為穩壓管的限流電阻，其值由所選用的穩壓管的穩定電流決定。 2.3 頻率與電容C4、 元器件選型及其清單
5、 總電路圖6、 電路仿真結果7、 設計總結作為電氣工程系的學生，設計是我們將來必須的技能。而這次設計恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的平臺。 通過本課題的設計，我感慨頗多，從拿到課題到定稿，從理論到實踐，在設計的過程中,可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。因為這次設計需要動腦動手，把自己課堂上學到的軟件和硬件知識全部應用進來。要想完成好這次設計，必須熟悉模擬電子技術理論知識，與外部電路的連接。這其中有以前課堂上學過的也有需要我們自學研究的，這不僅考察了自己原來的知識程度還加強了我們獨立獲取知識并加以運用的能力。 通過這次實驗，我對函數發生器的了解擴寬了，對模擬電子技術和外圍電路的認識也更為清晰了，這為我以后工作提供了堅實的基礎。在摸索改如何設計電路使之實現所需功能的過程中還培養了我的設計思維，增加了實際動手能力，讓我體會到了設計電路的艱辛的同時，更讓我體會到了成功的喜悅。時間很快過去了，看著自己的勞動成果，心里滿是欣慰。最后，感謝老師和同學們的悉心指導和幫助。
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2019-5-27 18:50 上傳
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