方波与三角波转换方法

一．实验目的

1． 学习方波、三角波发生器的设计方法。

2． 进一步培养电路的安装与调试能力。

二．预习要求

1． 复习教材中波形发生电路的原理。

2．根据所给的性能指标，设计一个方波、三角波发生器，计算电路中的元件参数， 画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。 3．写出预习报告。

三．实验原理

方波、三角波发生器由电压比 C2

较器和基本积分器组成，如图1所 示。 uo1 C1 运算放大器A1与R1、R2、R3 A1 及Rw1、Dz1、Dz2组成电压比较器； R4 RW A2 uo2 运算放大器A2与R4、Rw2、R5、C1 R1 R3 RW 及C2组成反相积分器，比较器与 R5 积分器首尾相连，形成闭环电路， R2 DZ1 构成能自动产生方波、三角波的发 DZ2 生器（请参考基础型实验中的方波、 三角波发生电路）。 图1 方波、三角波发生器电路图

电路参数：

1．方波的幅度： Uo1m = Uz （1） 2．三角波的幅度： Uo2mR2Uz （2）

R3Rw13．方波、三角波的频率： fR3Rw1 （3）

4R2(R4Rw2)C 其中C可选择C1或C2。从式（2）和（3）可以看出，调节电位器Rw1可改变三角波的幅度，但会影响方波、三角波的频率；调节电位器Rw2可改变方波、三角波的频率，但不会影响方波、三角波的幅度。

四．方波、三角波发生器的设计方法

方波、三角波发生器的设计，就是根据指标要求，确定电路方案，选择运放和电源电压，

计算电路元件的数值。

设计举例

要求设计一个方波、三角波发生器，性能指标如下：

输出电压：Uo1p-p ≤ 10V（方波），Uo2p-p = 8V（三角波） 输出频率：100Hz ~ 1kHz，1kHz ~ 10 kHz

波形特性：方波tr <10s （1kHz，最大输出时），三角波 < 2 % 。

设计步骤：

1． 确定电路，选择元器件。

选择图1所示电路，其中：A1、A2为A741（或HA1741）集成运算放大器，Rw1、Rw2

为电位器；取电源电压+Ec = +15V， Ec = 15V，由于方波电压的幅度由稳压管Dz1、Dz2的值决定。指标要求方波电压的峰 一 峰值Uo1p-p ≤ 10V，而稳压管的正向压降为0.7V，因此选用稳压值分别为4.3V和-4.3V的稳压管。

2． 计算元件的参数

由（2）式可得：

R2U8402m

R3Rw1UZ105取R2 = 40k，则R3 + Rw1 = 50 k，取R3 = 20 k，Rw1为47 k的电位器，平衡电阻

R1= R2 //（R3 + Rw1）= 22k。

将

R24 代入（3）式可得：

R3Rw155

16(R4Rw2)C f当100Hz  f  1 kHz时，取C = C1 = 0.1F，则R4 + Rw2 = 3.1k ~ 31 k，R4取标称值：R4 = 3 k，Rw2取47 k的电位器，R5 = R4 = 3 k。当1 kHz  f  10 k Hz时，为了实现波段的转换取C = C2 = 0.01F，R4、R5 、Rw2取值不变。