Uoh=+Uz,Uol=-Uz
积分运算电路的输出电压uo作为输入电压,A1同乡输入端的电位
Up1=uo1·R1/(R1+R2+R6)+Uo·(R2+R6)/(R1+R2+R6) 令Up1=Un1=0,并将uo1=±Uz带入得
±Ut=±Uz·R1/(R2+R6)
电路的振荡原理
合闸通电,通常C 上电压为0。设Uo1↑→ Up1↑→ Uo1↑↑,直至Uo1 = Uz;积分电路反向积分,t↑→ Uo↓,一旦Uo过- Ut ,Uo1从+ Uz跃变为- Uz。积分电路正向积分,t↑→ Uo↑, 一旦Uo过+ Ut , Uo1从- Uz跃变为+ Uz ,返回第一暂态。重复上述过程,产生周期性的变化,即振荡。由于积分电路反向积分和正向积分的电流大小均为Uo1/(R3+R7),使得U0在一个周期内的下降时间和上升时间相等,且斜率的绝对值也相等,因而将方波转换为三角波。 主要参数估算:
1振荡幅值
在如图所示的三角波—方波发生电路中,因为积分电路的输出电压就是同相滞回比较器的输入电压,所以三角波的幅值为±Uom=±Ut=±Uz·R1/R2
因为方波的幅值决定于由稳压管组成的限幅电路,所以 Uoh=+Uz,Uol=—Uz 2 振荡周期
在图3中,在振荡的二分之一周期内,起始值为—Ut,终了值为+UtUt=Uz·T/2·1/R3·C-Ut 得到T=4·R1·(R3+R7)·C/(R2+R6) 积分器的输出Uo=—1/(R3+R7)·∫Uo1dt Uo1=+Vcc时,Uo2=—(+Vcc)·t/(R3+R7)·C1
可见积分器的输入为方波时,输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波,其波形关系下图所示。
图4 方波—三角波的波形变换
比较器与积分器首尾相连,形成闭环回路,则自动产生方波——三角波,三角波的幅度为
Uo2=Vcc·R1/(R3+R7)
方波——三角波的频率为
f= (R2+R6)/4R1(R3+R7)
所以有以下结论:
1.电位器R7在调节方波——三角波的输出频率时,不会影响输出波形的幅度,若要求输出频率的范围较宽,可用C1改变频率的范围,R7实现频率微调。
2.方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc,三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc,电位器Rf2可实现幅度微调,但会影响方波——三角波的频率。
五、方波三角波函数信号发生器元件参数的选择
1、方波信号发生器元器件及参数的选择 1) 运算放大器的选择
根据指标要求,主要采取双电源、通用、无需调零型运放,可选择741,在这次设计里选择的是358. 2) 电源电压的选择:选择电源电压15V左右。
3) 稳压二极管的选择:考虑输出电压和电源电压的要求,
可选择稳压值约为10V的稳压管,例如1N4007等。 4) 频率参数的选择
输出信号的频率为200~2KHZ可调,决定信号频率的元件为Rf1、Rf2、C、R2、R1.
可取R1/R1+R2 =0.47则f=1/2(Rf1+Rf2)C,即得R1=4.7KΩ,R2=5.1KΩ
电容可取1uF以下的,Rf可以取几千欧到几百千欧之间,为使频率可调,选择Rf2为电位器。Rf2最小时,应有f=1/2RfC=1/2Rf1C=2000HZ, Rf2最大时,应该有f=1/2RfC=1/2(Rf1+Rf2)C=200HZ。
若取C=0.033uF,计算出Rf1=7.6KΩ,Rf2=68.4KΩ。 5)幅度参数选择
输出信号的幅度为0~5V可调,决定信号的幅度元件为R4、R5的参数,由于输出稳压管的电压幅度为10V,所以要使R5是R4的一半,达到降压的目的,选择R4=10KΩ,R5=4.7KΩ的电位器。
2、三角波信号发生器元器件及参数的选择