方案二原理框圖如圖2-2所示：

方案二的簡(jiǎn)單表述：

可以先用比較器產(chǎn)生方波輸出，方波經(jīng)過(guò)積分電路可以得到三角波的輸出，再利用二階有源低通濾波電路將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波。

方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較好的正弦波和方波信號(hào)，要通過(guò)積分器電路產(chǎn)生同步的三角波，存在一定困難，積分電路的積分的積分常數(shù)通常是不變的，隨著方波信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度將同時(shí)改變。若想使三角波不變，必須改變積分時(shí)間常數(shù)大小。

方案二的電路將方波和三角波視為一體，因?yàn)楸容^器A1與積分器A2組成正反饋閉合電路。集成運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器，輸出方波信號(hào)，運(yùn)放構(gòu)成積分器，將方波變換成三角波輸出，三角波再通過(guò)二階有源低通濾波電路變成正弦波。實(shí)際效果好。

方案一雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是不容易改變?nèi)�角波。而方案二比較這一點(diǎn)就更容易實(shí)現(xiàn)。方案二更符合本次實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

方案一原理框圖如圖2-3所示：

方案一的簡(jiǎn)單表述：

市電通過(guò)變壓器降壓為15v交流電壓，然后通過(guò)整流橋整流，再經(jīng)過(guò)電容對(duì)其進(jìn)行濾波，最后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓芯片將電壓穩(wěn)定為12v直流電壓

方案二原理框圖如圖2-4所示：

方案二的簡(jiǎn)單表述：

利用充電寶5v供電經(jīng)過(guò)濾波，然后經(jīng)過(guò)升壓電路變成12v電壓在，再經(jīng)過(guò)濾波，最后輸出穩(wěn)定的12v直流電壓。

方案一通過(guò)變壓器將日常用電的220v交流電壓降壓為15v交流電壓，然后通過(guò)整流橋和濾波電路變?yōu)橹绷麟妷鹤鲎詈笤俳?jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路對(duì)其穩(wěn)壓，輸出12v穩(wěn)定的直流電壓。該電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，輸出電壓比較穩(wěn)定。

方案二利用日常生活中的充電寶提供5v直流電壓，然后經(jīng)過(guò)濾波，再經(jīng)過(guò)升壓電路，最后經(jīng)過(guò)濾波電路輸出穩(wěn)定的12v直流電壓。該電路簡(jiǎn)單，效率高達(dá)90%，抗干擾能力強(qiáng)。

基于方案二比方案一電路更簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。方案一使用220v交流電壓具有一定的危險(xiǎn)性，并且對(duì)電路要求高與方案二。方案一使用的電子元件多于方案二的，在經(jīng)濟(jì)層面上方案二更實(shí)惠。通過(guò)比較最終選擇方案二。

總體設(shè)計(jì)框圖：

圖2-5總體設(shè)計(jì)框圖

本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說(shuō)明。

本系統(tǒng)主要分為4個(gè)單元模塊，它們分別是：方波產(chǎn)生模塊、三角波產(chǎn)生模塊、正弦波產(chǎn)生模塊、和電源模塊。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說(shuō)明如下。

（1）模塊的具體功能
該模塊由比較器組成，這種比較器具體為滯回比較器，其功能為產(chǎn)生方波。

（2）模塊的組成和工作原理

該模塊由R10、R1與集成運(yùn)放組成滯回比較器，穩(wěn)壓管D1、D2的作用是鉗位，將滯回比較器輸出電壓穩(wěn)定在正負(fù)。滯回比較器工作原理當(dāng)輸入信號(hào)逐漸增大或減少時(shí)，它有兩個(gè)閾值，其傳輸特性具有“滯回”曲線的形狀。

（3）模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示：

圖3-1方波模塊結(jié)構(gòu)框圖

（4）模塊的具體電路如圖3-2所示：

圖3-2方波模塊電路圖

（5）相關(guān)參數(shù)計(jì)算

電路的第方波幅度由D1與D2決定，不會(huì)隨著R10的變化而變化，本次實(shí)驗(yàn)中的穩(wěn)壓二極管選擇為5.1V的，則其穩(wěn)壓幅度為：

其中，0.7V為二極管D1正向?qū)�通時(shí)的管壓降。

其中，0.7V為二極管D2正向?qū)�通時(shí)的管壓降

該波形的振蕩周期為：

因?yàn)?img id="aimg_JJHv1" onclick="zoom(this, this.src, 0, 0, 0)" class="zoom" width="26" height="24" src="http://c.51hei.com/a/huq/a/a/a/72/72.022.jpg" border="0" alt="" />為可調(diào)電阻，這周期隨著的變化而變化。

（1）模塊的具體功能

該模塊主要是將方波通過(guò)積分電路轉(zhuǎn)換為三角波輸出。

（2）模塊的組成和工作原理

該模塊由、、和集成運(yùn)放構(gòu)成積分電路，將上一級(jí)的方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為三角波輸出。積分電路可將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波,還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波。電路原理是基于電容的充放電原理，其中重要的是電路的時(shí)間常數(shù)RC，構(gòu)成積分電路的條件是電路的時(shí)間常數(shù)必須大于或等于10倍輸入波形的寬度。

（3）模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-3所示：

圖3-3方波模塊結(jié)構(gòu)框圖

（4）模塊的具體電路如圖3-4所示：

圖3-4 三角波模塊電路圖

（5）相關(guān)參數(shù)計(jì)算

該波形的幅度可以由R10進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是其幅度最大值還是由D1、D2所控制，其周期公式跟方波是一致的為：

（1）模塊的具體功能

該模塊主要是將三角波通過(guò)二階有源低通濾波電路轉(zhuǎn)換為正弦波輸出。由于該電路濾波不是理想那樣，存在信號(hào)衰減，所以在輸出端加了一同向比例放大電路，來(lái)調(diào)節(jié)輸出正弦波的幅值。

（3）模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-5所示：

圖3-5正弦波模塊結(jié)構(gòu)框圖

（4）模塊的具體電路如圖3-6所示：

（1）模塊的具體功能

該模塊主要是將5V直流電壓轉(zhuǎn)換為12V直流電壓。

（3）模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-7所示：

圖3-7電源模塊結(jié)構(gòu)框圖

（4）模塊的具體電路如圖3-8所示：

圖3-8電源模塊電路圖

本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件：MT3608芯片和LM324芯片。下面就這些器件的功能特點(diǎn)、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說(shuō)明。

圖3-9 MT3608引腳圖

參數(shù)名稱	符號(hào)	值	單位
輸入電壓		2～24
輸出電壓		0～85
最大輸出電流		2
最高工作頻率	K	1.2
工作溫度	T	155	℃

MT3608一般用于作為升壓，下圖是其一般用作升壓的原理圖，和5V升壓為12V的效率曲線圖。      

圖3-10 MT3608基本升壓圖

圖3-11 MT3608升壓效率圖

   

圖3-12 LM324引腳圖

表3-2  LM324的參數(shù)表

參數(shù)名稱	符號(hào)	額定值	單位
電源電壓	VCC	32
輸入差分電壓		32
功耗		720
工作環(huán)境溫度		-30～85	℃
儲(chǔ)存溫度		-55～125	℃
通道分離度	C.S	120
最大輸出電流		40

（4）LM324的用法

LM324的使用一般是使用其內(nèi)部4個(gè)集成運(yùn)放，用于反向交流放大器、同向交流放大器、交流信號(hào)三分配放大器、溫測(cè)電路、比較器、有源帶通、積分器等。

（1）NE5532的功能

NE5532是一種雙運(yùn)放高性能低噪聲運(yùn)算放大器 。相比較大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，如1458，它顯示出更好的噪聲性能，提高輸出驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)高的小信號(hào)和電源帶寬。

（2）NE5532引腳圖如圖3-13所示：

圖3-13 NE5532引腳圖

（3）NE5532參數(shù)表如表3-3所示：

表3-3  NE5532的參數(shù)表

本次主要對(duì)方波模塊，三角波模塊和正弦波模塊進(jìn)行了調(diào)試。

Multisim 14是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim軟件是一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。作為 Windows 下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，NI Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。NI Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問(wèn)題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)地再現(xiàn)出來(lái)，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。直觀的圖形界面，豐富的元器件，強(qiáng)大的仿真能力，豐富的測(cè)試儀器提供了22種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測(cè)量和完備的分析手段。

圖4-1方波模塊仿真圖

圖4-2方波仿真波形圖

將雙通道示波器的通道A接在R3后，開(kāi)始仿真。點(diǎn)擊示波器，觀察波形。通過(guò)調(diào)節(jié)R10，可以觀察到方波的周期發(fā)生改變。

圖4-3 三角波模塊仿真圖

將示波器的B通道端接在C1后，開(kāi)始仿真觀察波形。通過(guò)調(diào)節(jié)R10，可觀察到方波的周期在改變，而三角波的周期與幅度都在改變，可以早點(diǎn)R10可以控制三角波的幅度與周期。

圖4-6正弦波仿真波形圖

將示波器的A端接在R2端，B端接在R12端，開(kāi)始仿真觀察波形。由波形圖可知經(jīng)過(guò)二階有源低通濾波電路，波形出現(xiàn)了極大信號(hào)衰減，我同過(guò)同向比例放大電路將改波形放大。

本系統(tǒng)可以產(chǎn)生方波、三角波和正弦波。其方波的周期和三角波、正弦波的周期頻率都是可調(diào)的。

圖5-2 三角波調(diào)試圖

   

參數(shù) 波形	幅值（V）	周期（ms）
方波	5.00	0～23.81
三角波	0～5.00	0～23.81
正弦波	0～18.11	0～48.44

本設(shè)計(jì)要求能夠產(chǎn)生多種波形是通過(guò)先產(chǎn)生方波、三角波，然后三角波轉(zhuǎn)變?yōu)檎�弦波�?shí)現(xiàn)的。將滯回比較器與積分器首尾相連組成閉關(guān)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生方波和三角波，在三角波與正弦波轉(zhuǎn)換的電路方面，主要采用有源二階低通濾波。該波形產(chǎn)生部分的優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，可調(diào)波形的幅度與周期，具有良好的抗干擾性。在直流穩(wěn)壓電源這部分，本設(shè)計(jì)采用了串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，通過(guò)兩個(gè)升壓模塊將5V電壓升壓到12V，然后串聯(lián)起 形成24V電壓，以中間電壓為地，兩端電壓輸出從而得到我們?cè)囼?yàn)所需的電壓。這個(gè)雙電壓源的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過(guò)不同需求調(diào)控電壓的大小。在本次設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題:正弦波產(chǎn)生電路由于經(jīng)過(guò)了信號(hào)衰減，導(dǎo)致波形的幅度大大降低。解決方案：將衰減的信號(hào)通過(guò)正向比例放大電路放大。本次設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的地方：使方波的波形的幅度變得可調(diào)。

經(jīng)過(guò)了一個(gè)多星期的不停的檢測(cè)和修改，終于把最終的電路圖和成品完成了。經(jīng)過(guò)了這次課程設(shè)計(jì)，大大地提高了我的動(dòng)手能力以及分析問(wèn)題的能力，在老師的熱心的指導(dǎo)下，解決了很多問(wèn)題，從中也學(xué)到了很多書面上所沒(méi)有搞清楚的問(wèn)題。這次課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多有用的知識(shí)和能力，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都將是非常有益的。用Multisim軟件仿真是這次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，雖然以前在課外學(xué)習(xí)中接觸過(guò)一些電子電路，但在初期還是感到無(wú)從下手。這是我第一次接觸Multisim軟件，感覺(jué)它比Protel更靈活易用，熟練以后十分順手。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，但有時(shí)接線，因?yàn)椴粔蚣?xì)心，造成整個(gè)電路無(wú)法運(yùn)行，最后還是在通多次對(duì)電路的改進(jìn)，上機(jī)仿真以及接線調(diào)試，終于使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程很可能相當(dāng)煩瑣，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，查找原因。設(shè)計(jì)思路是最重要的，只要你的設(shè)計(jì)思路是成功的，那你的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)前做好充分的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們?cè)O(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在陳老師的指導(dǎo)下，本次課程設(shè)計(jì)我經(jīng)歷了前期資料收集、整合，提出多種方案，仿真電路設(shè)計(jì)和調(diào)試等過(guò)程，到最后完成設(shè)計(jì)，每一次和陳老師見(jiàn)面討論時(shí)，陳老師都會(huì)對(duì)我提出很多建設(shè)性意見(jiàn)。對(duì)我們提出的問(wèn)題，陳老師也耐心地幫我們分析原因，提出解決方法。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)判斷，分析，解決問(wèn)題。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到好多以前沒(méi)見(jiàn)多問(wèn)題，使我對(duì)課本知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)和掌握，更讓我學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的知識(shí)。同時(shí)我也認(rèn)識(shí)到在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)一定要謹(jǐn)慎、細(xì)心抓住主要問(wèn)題一絲不茍的深入研究，這樣才能更快的解決問(wèn)題。其實(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)遇到一些困難和問(wèn)題，不過(guò)這些都不是我們退縮害怕的理由，相反這樣反而會(huì)激發(fā)我的斗志與拼勁兒，使這些困難成為我的墊腳石。

我還要感謝我的同學(xué)，在設(shè)計(jì)電路，解決問(wèn)題時(shí)，他們給我提供了很多幫助，與他們的默契合作是我設(shè)計(jì)能夠完成的主要因素之一。這次課程設(shè)計(jì)讓我將知識(shí)在實(shí)踐中親自應(yīng)用，給了我思考的機(jī)會(huì)，獲益匪淺。由于我的時(shí)間和水平都很有限，設(shè)計(jì)中不當(dāng)和欠缺之處在所難免，望老師及其他同學(xué)批評(píng)指正。

再次感謝陳老師的悉心指導(dǎo)，老師的指導(dǎo)使我們少走了不少?gòu)澛�，老師溫暖的話語(yǔ)使得我們能堅(jiān)持到最后。

最后再次感謝每位給予我?guī)椭�的同學(xué)和老師！

[2] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分（第四版）[M].高等教育出版社,2003年3月

[3] 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試（第二版）[M].華中科技大學(xué)出版社，2000年7月

[4] 陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(第二版)[M].湖北機(jī)械工業(yè)出版社,2001年

[5] 安玉景、李雪瑩.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[M].人民郵電出版社,2002年

[6] 鄒其洪、黃智偉、高嵩等.電工電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真[M].電子工業(yè)出版社,2005年

[7] 楊兆選.555定時(shí)器原理及實(shí)用電路集錦[M].天津大學(xué)出版社,1989年

[8] 何希才.新型集成電路及其應(yīng)用實(shí)例[M].北京科學(xué)出版社,2002.5

[9] 金定洲.模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程[M].合肥安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2007年5月

[10] 陳永強(qiáng)、魏金城、吳昌東 模擬電子技術(shù) 北京：人民郵電出版社，2013.1

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