方波和三角波振荡器

方波和三角波振荡器(5532)

摘要：如图所示为方波和三角波振荡电路。该电路利用运放产生高精度的方波和三角波，输出频率由电阻R1、R2和R3以及电容C确定，其计算公式为：。电路所需的正负电源电压可达22V。虽然输出波形幅度不对称，但方波输出仍可保持50％的占空比。

目录

如图所示为方波和三角波振荡电路。该电路利用运放产生高精度的方波和三角波，输出频率由电阻R1、R2和R3以及电容C确定，其计算公式为：

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电路所需的正负电源电压可达22V。虽然输出波形幅度不对称，但方波输出仍可保持50％的占空比。

脉宽调制的全称为：Pulse Width Modulator，简称PWM。由于它的特殊性能，常被用作直流回路中灯具调光或直流电动机调速。这里将要介绍的就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达控制器(见图1)。有关电路已经在汽车仪表照明、车灯照明调光和计算机电源散热风扇方面得到应用。该装置可用于12v或24v直流电路中，两者间只需稍做变动。它主要是通过改变输出方波的占空比，使得负载上的平均接通时间从0-100％变化，以达到调整负载亮度/速度的目的。

技术指标：PWM频率400Hz；PWM功率消耗1.5mA(12V电源、无负载和LED)；输出容量3A(采用IRF521 FET)；工作电压12V或24V。

一、PWM简介

利用脉宽调制(PWM)方式实现调光/调速的好处是电源的能量能得到充分利用，电路的效率高。例如：当输出为50％的方波时，脉宽调制(PWM)电路消耗的电源能量也为50％，即几乎所有的能量都转换为负载功率输出。而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大输出功率50％的功率，电源必须提供71％以上的输出功率，这其中21％消耗在电阻的压降及热耗上。有时电路的转换效率是非常重要的。

此外，采用脉宽调制(PWM)方式可以使负载在工作时得到满电源电压，这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩。

当然，采用脉宽调制(PWM)方式实现调光/调速也有一些不利方面，如电路构成会稍许复杂，而且有可能会产生一些射频干扰(RFI)，要避免这个问题，在设计时可以考虑负载与控制器尽可能放在一起，以免它们之间的连线过长，必要时还可以考虑在电源处增加滤波器等方法。

二、工作原理它主要由U1（LM324）和Q1组成。

图1中，由U1a、U1d组成振荡器电路，提供频率约为400Hz的方波/三角形波。U1c产生6V的参考电压作为振荡器电路的虚拟地。这是为了振荡器电路能在单电源情况下也能工作而不需要用正负双电源。U1b这里接成比较器的形式，它的反相输入端(6脚)接入电阻R6、R7和VR1，用来提供比较器的参考电压。这个电压与U1d 的输出端(14脚)的三角形波电压进行比较。当该波形电压高于U1b的6脚电压．U1b的7脚输出为高电平；反之，当该波形电压低于U1b的6脚电压，U1b的7脚输出为低电平。由此我们可知，改变U1b的6脚电位使其与输入三角形波电压进行比较。就可增加或减小输出方波的宽度，实现脉宽调制(PWM)。电阻R6、R7用于控制VR1的结束点，保证在调节VR1时可以实现输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭)，其实际的阻值可能会根据实际电路不同有所改变。

图1中，Q1为N沟道场效应管，这里用作功率开关管(电流放大)，来驱动负载部分。前面电路提供的不同宽度的方波信号通过栅极(G)来控制Q1的通断。LED1的亮度变化可以用来指示电路输出的脉冲宽度。C3可以改善电路输出波形和减轻电路的射频干扰(RFI)。D1是用来防止电机的反电动势损坏Q1。

当使用24v的电源电压时，图1电路通过U2将24V转换成12V供控制电路使用。而Q1可以直接在21v电源上，对于Q1来讲这与接在12v电源上没有什么区别。参考图1，改变J1、J2的接法可使电路工作在不同电源电压(12V或24V)下。当通过Q1的电流不超过1A时，Q1可不用散热器。但如果Q1工作时电流超过1A时，需

加装散热器。如果需要更大的电流（大于3A），可采用IRFZ34N等替换Q1。

方波和三角波发生器电路

由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图6.5所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。

方波和三角波发生器的工作原理

A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得：

当Vp＞0时A1输出为正，即VO1 = +Vz；当Vp＜0时，A1输出为负即VO1 = -Vz A2构成反相积分器

VO1为负时，VO2 向正向变化，VO1 为正时，VO2 向负向变化。假设电源接通时VO1 = -Vz，线性增加。

当VO2上升到使Vp略高于0v时，A1的输出翻转到VO1 = +Vz 。

由双运放构成的20Hz～2KHz方波及三角波实用电路

模拟电子方波—正弦波—三角波转换全解

第1章绪论 1.1简介 在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。根据用途不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定围进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。 现在,我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出正弦波、方波、三角波的简易发生器。 众所周知，制作函数发生器的电路有很多种。本次设计先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，这是一种频率可调的移相式正弦波发生器电路，其频率稳定一般为实验所

Ku波段低磁场返波管振荡器的模拟与实验

第13卷 第1期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1．13，No．1 2015年2月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Feb．，2015 文章编号：2095-4980(2015)01-0080-06 Ku波段低磁场返波管振荡器的模拟与实验 邵剑波1,2，谢鸿全1，李正红2，马乔生2，吴洋2 (1.西南科技大学理学院，四川绵阳 621010；2.中国工程物理研究院高功率微波技术重点实验室，四川绵阳 621999) 摘 要：为了实现高功率微波(HPM)系统小型化，结合传统低磁场相对论返波管振荡器(RBWO)的设计理论，设计一个Ku波段较低磁场的相对论返波振荡器。分析束压、束流、引导磁场等对输 出微波的影响，并采用粒子模拟软件(PIC)优化结构。当轴向引导磁场为0.4 T，电子束束压和束流 分别为600 kV和7 kA时，得到频率为13.08 GHz，功率为1.0 GW的微波输出。在强流电子束加速 器平台上开展实验验证模拟结果：外加磁场0.4 T时，得到平均功率为850 MW、频率13.05 GHz、 脉宽24 ns的微波输出。该实验结果为实现较低磁场GW级微波输出打下了良好的基础。 关键词：相对论返波管；Ku波段；低引导磁场 中图分类号：TN125 文献标识码：A doi：10.11805/TKYDA201501.0080 Simulation and experiment of Ku-band backward wave oscillator with low magnetic field SHAO Jianbo1,2，XIE Hongquan1，LI Zhenghong2，MA Qiaosheng2，WU Yang2 (1.College of Science，Southwest University of Science and Technology，Mianyang Sichuan 621010，China；2.Science and Technology on High Power Microwave Laboratory，China Academy of Engineering Physics，Mianyang Sichuan 621999，China) Abstract：A Ku-band backward wave oscillator with low magnetic field is designed in order to realize the High Power Microwave(HPM) system miniaturization, according to the basic theory of traditional Relativistic Backward-Wave Oscillator(RBWO) with low magnetic field. The effects of beam voltage, beam current and the guiding magnetic field on the output power are analyzed. The structure is optimized by using particle simulation(PIC). A microwaves output power of 1.0 GW with the frequency of 13.1 GHz is obtained under the guiding magnetic field of 0.4 T, the diode voltage of 600 kV and the beam current of 7 kA. The preliminary experiment is performed at low magnetic field condition. Under a guiding magnetic field of 0.4 T, the microwave power of 850 MW with 13.05 GHz frequency and 24 ns pulse width is obtained. The experiment has laid a good foundation to realize the GW microwave output with lower magnetic field. Key words：Relativistic Backward Wave Oscillator；Ku-band；low guiding magnetic field 近年来，相对论返波管振荡器(RBWO)由于具有高功率、高效率、结构简单等特点得到了广泛的研究并取得了巨大的进步，输出功率已达到10 GW，效率达到50%以上，但是其要求的磁场也超过2 T[1]。提供外加磁场通常有2种方式：一是用超导磁体产生，但是超导磁体技术复杂，成本高，并且设计好的超导磁体磁场分布固定，这给HPM源实验研究带来不便；二是采用电容器对励磁线圈放电产生脉冲磁场，但是线圈产生磁场与电容器充电成正比关系，需要的磁场越强，则励磁电源越大[2]。庞大的励磁系统严重影响了HPM系统的总体效率，制约了其向小型化和重复频率运行方向的发展，为了提高相对论返波管振荡器微波源的总体效率，设法从器件设计上研制低磁场相对论返波管振荡器，使得其向小型化发展。Ku波段的相对论返波管相比C,X波段频率更高，带宽更宽，更容易应用于现代通信，因而对Ku波段的研究具有重要的应用价值。1998年Gunin报道了在0.7 T的稳衡磁场下得到了频率为10 GHz、功率为0.5 GW、脉宽为10 ns的微波输出[3]；2001年第21试验训练基地研究所的范菊平等报道了在0.7 T的磁场下，得到了频率8.874 GHz、功率750 MW、效率约15%的微波输出[4]；2006 年国防科技大学张军等在约0.7 T的引导磁场下实现了约1.2 GW的X波段微波输出；2008年中国工程物理研究 收稿日期：2014-05-19；修回日期：2014-08-20 基金项目：国家自然科学基金资助项目(61271109)

方波-三角波波形发生器设计

电子技术课程设计 题目方波、三角波信号发生器 学院名称电气工程学院 指导教师 职称 班级自动化071班 学号 学生姓名 2009年01 月14日

目录 摘要---------------------------------------------------------------------------2 关键词------------------------------------------------------------------------2 一、设计任务与要求------------------------------------------------------2 1.1 设计任务------------------------------------------------------------------------------2 1.2 设计要求-----------------------------------------------------------------------------2 二、方案设计与论证------------------------------------------------------3 2.1 方案一--------------------------------------------------------------------------------3 2.2 方案二--------------------------------------------------------------------------------3 2.3 两种方案比较------------------------------------------------------------------------4 三、单元电路设计与参数计算------------------------------------------4 3.1 方波产生电路-----------------------------------------------------------------------4 3.2 三角波发生电路--------------------------------------------------------------------5 3.3 参数计算------------------------------------------------------------------------------5 四、仿真过程仿真结果----------------------------------------------------5 4.1仿真调试输出波形-------------------------------------------------------------------5 4.2 调试输出波形------------------------------------------------------------------------6 4.3 数据记录------------------------------------------------------------------------------6 五、总原理图及元件清单------------------------------------------------7 5.1 电路设计原理------------------------------------------------------------------------7 5.2 总原理图------------------------------------------------------------------------------7 5.3 PCB图-------------------------------------------------------------------------------7 5.4 元件清单------------------------------------------------------------------------------8 六、电路调试与分析------------------------------------------------------8 6.1 电路的装调--------------------------------------------------8 6.2 调试结论------------------------------------------------------------------------------8 6.3 误差分析------------------------------------------------------------------------------9 七、设计心得---------------------------------------------------------------9 八、参考文献---------------------------------------------------------------9

方波三角波产生电路方案

方波-三角波产生电路的设计 1 技术指标 设计一个方波- 三角波产生电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz，方波脉冲幅度为6- 6.5V，三角波为1.5-2V，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2 设计方案及其比较 产生方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以直接产生三角波—方波。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波。 2.1 方案一 非正弦波发生器的组成原理是电路中必须有开关特性的器件，可以是电压比较器，、集成模拟开关、TTL与非门等；具有反馈网络，它的作用是通过输出信号的反馈，改变开关器件的状态；具有延迟环节，常用RC电路充放电来实现；具有其他辅助部分，，如积分电路等。 矩形经过积分器就变成三角波形，即三角波形发生器是由方波发生器和反向积分器所组成的。但此时要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。 如图1所示为该电路设计图。 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生 器。构成迟滞比较器，用于输出方波；构成积分电路，用于把方波转变为三角波，即输出三角波。

图1 方案一电路设计图 U1构成迟滞比较器，同相端电位由和决定。利用叠加定理可得： 当时，U1输出为正，即 当时，U1输出为负，即 构成反相积分器，为负时，正向变化。为正时，负向变化。 当时，可得： 当上升使略高于0v时，U1的输出翻转到 同样，时，当下降使略低于0时，。 这样不断重复就可以得到方波和三角波，输出方波的幅值由稳压管决定，被限制在之间。 积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压，而且不是，就是，所以输出电压的表达式为：

方波_三角波_正弦波_锯齿波发生器

X X X X X X X大学 课程设计报告 课程名称：电子技术基础 设计题目：方波三角波正弦波锯齿波函数发生器 系别： 专业： 班级： 学生姓名: 学号: 同组同学: 学号: 指导教师: XXXX大学XXXX学院 XXXX年月日

摘要 波形函数信号发生器广泛地应用于各场所。函数信号发生器应用范围：通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域，而我设计的正是多种波形发生器。设计了多种波形发生器，该发生器通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即可组成矩形波信号发生器。然后经过积分电路产生三角波，三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。其优点是制作成本低，电路简单，使用方便，频率和幅值可调，具有实际的应用价值。 函数（波形）信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途 而因此电子专业的学生，对函数信号发生器的设计，仿真，制作已成为最基本的一种技能，也是一个很好的锻炼机会，是一种综合能力的锻炼，它涉及基本的电路原理知识，仿真软件的使用，以及电路的搭建，既考验基础知识的掌握，又锻练动手能力。 关键词：振荡电路；电压比较器；积分电路；低通滤波电路

目录 · 设计要求 (1) 1．前言 (1) 2方波、三角波、正弦波发生器方案 (2) 2.1原理框图 (2) 3．各组成部分的工作原理 (3) 3.1方波发生电路的工作原理 (3) 3.2方波--三角波转换电路的工作原理 (4) 3.3三角波--正弦波转换电路的工作原理 (5) 3.4方波—锯齿波转换电路的工作原理 (6) 3.5总电路图 (7) 4.用Multisim10电路仿真 (8) 4.1输出方波电路的仿真 (8) 4.2三角波电路的仿真 (9) 4.3正弦波电路的仿真 (10) 4.4锯齿波电路的仿真 (11) 5实验总结 (11) 6．仪器仪表清单 (13) 7．参考文献 (13) 8.致谢 (13)

集成运放构成正弦波方波和三角波发生器

实验十一集成运算放大器的基本应用（Ⅳ） ─波形发生器─ 一、实验目的 1、学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。 2、学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。 二、实验原理 由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用最常用的，线路比较简单的几种电路加以分析。 1、RC 桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器） 图11－1为RC 桥式正弦波振荡器。其中RC 串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R 1、R 2、R W 及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器R W ，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D 1、D 2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D 1、D 2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。 电路的振荡频率 起振的幅值条件 1 f R R ≥2 式中R f ＝R W ＋R 2＋（R 3//r D ），r D —二极管正向导通电阻。 调整反馈电阻R f （调R W ），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大R f 。如波形失真严重，则应适当减小R f 。 改变选频网络的参数C 或R ，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C 作频率量程切换，而调节R 作量程内的频率细调。 图11－1RC 桥式正弦波振荡器

2、方波发生器 由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC 积分器两大部分。图11-2所示为由滞回比较器及简单RC 积分电路组成的方波—三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。 电路振荡频率 式中 R 1＝R 1'＋R W 'R 2＝R 2'＋R W " 方波输出幅值 U om ＝±U Z 三角波输出幅值 调节电位器R W （即改变R 2／R 1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可通过改变R f （或C f ）来实现振荡频率的调节。 图11－2方波发生器 3、 三角波和方波发生器 如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图11－3所示，则比较器A 1输出的方波经积分器A 2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。图11－4为方波、三角波发生器输出波形图。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。 图11-3三角波、方波发生器 电路振荡频率 f W f 12 O )C R (R 4R R f += 方波幅值 U ′om ＝±U Z 三角波幅值 Z 2 1 om U R R U = 调节R W 可以改变振荡频率，改变比值 2 1 R R 可调节三角波的幅值。 图11－4 方波、三角波发生器输出波形图

方波三角波转换

一方波、三角波发生器 设计目的 1．学习由运算放大器组成的方波——三角波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。 2．掌握方波——三角波发生电路的分析、设计和调试方法。 3．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力法 二、 设计要求 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， 3.设计一个能产生方波、三角波信号发生器， 4.能同时输出一定频率一定幅度的2种波形：方波、和三角波； 5.可以用±12V 或±15V 直流稳压电源供电 6.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。 7实现方波和三角波输出电压：方波输出幅值110o p p U V -≤， 28o p p U V -≤。能够输出确定频率的三角波 三、 原理图 四、 设计说明书

1、设计题目 方波、三角波发生器 2设计目的 1．学习由运算放大器组成的方波——三角波发生器电路，提高对运算放大器非线性应用的认识。 2．掌握方波——三角波发生电路的分析、设计和调试方法。 3．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力法 3、设计要求 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， 3.设计一个能产生方波、三角波信号发生器， 4.能同时输出一定频率一定幅度的2种波形：方波、和三角波； 5.可以用±12V或±15V直流稳压电源供电 6.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。 4、设计过程 实验器材 1)uA741 2片

反射式太赫兹返波振荡器成像系统及其应用

第２９卷第１期２０１０年２月红外与毫米波学报 Ｊ．ＩｎｆｒａｒｅｄＭｉＨｉｍ．Ｗａｖｅｓ Ｖ０１．２９，Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１０ 文章编号：１００１—９０１４（２０１０）０１—００１５—０４ 反射式太赫兹返波振荡器成像系统及其应用 葛新浩，吕默，钟华，张存林 （首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室 太赫兹光电子学教育部重点实验室，北京１０００４８） 摘要：实现了基于返波管源的太赫兹波反射式成像系统．这是一种新型的无损探伤成像方式．从样品表面或者基底反射回来的太赫兹波被焦热电探测器收集，最后经过计算机处理成像．频率为０．７ＴＨｚ的成像系统被用来对一系列样品进行无损检测，如硬币、徽章、模型飞机以及预埋了人工缺陷的工业样品．结果表明，很多工业材料相对于太赫兹波都是透明的，尤其是一些在航空航天技术中具有广泛应用价值的吸收微波的材料． 关键词：无损检测；太赫兹成像；返波震荡器；反射式成像 中图分类号：０４３９文献标识码：Ａ ＴＥＲＡＨＥＲＴＺＷＡＶＥＲＥＦＬＥＣＴＩｏＮＩＭＡＧＩＮＧＳＹＳＴＥＭＢＡＳＥＤｏＮＢＡＣＫＷＡＲＤＷＡＶＥｏＳＣＩＬＬＡＴｏＲ ＡＮＤＩＴＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ ＧＥＸｉｎ—Ｈａｏ，ＬｖＭｏ，ＺＨＯＮＧＨｕａ，ＺＨＡＮＧＣｕｎ—Ｌｉｎ （ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＴｅｒａｈｅｒｔｚＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＩｍａ矛ｎｇ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｅｒａｂｅｎｚＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＭｉｍｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＣａｐｉｔａｌＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｅｒａｈｅｒｔｚ（ＴＨｚ）ｗａｖｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｂａｃｋｗａｒｄｗａｖｅｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ（ＢＷＯ）Ｗａ￥ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔｉｓａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｗａｖｅａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｒｅｆｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓｕｒｆａｃｅｏｒｓｕｂｓｔｒａｔｅｗａｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙａｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄｔｈｅｎｉｍａｇｅｄｂｙｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ａｎｕｍｂｅｒｏｆ ｓａｍｐｌｅｓｗｈｉｃｈｈａｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｍａｇｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇ０．７ＴＨｚｒａｄｉａｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｉｎｓ，ｂａｄｇｅｓ，ａｍｏｄｅｌａｉｒ－ｐｌａｎｅａｎｄｓｏｍｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓａｍｐｌｅｓｔｈａｔｃｏｎｔａｉｎｅｄｐｒｅ－ｂｕｉｌｔｄｅｆｅｃｔｓ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｔｈａｔＴＨｚｒａｄｉａｔｉｏｎｉｓｈｉｇＩｌｌｙｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｔｏｍａｎｙｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｍ，ｑｔｅｒｉａｌｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅ“ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｂｓｏｒｂｉｎｇ”ｍａｔｅｒｉａｌｗｈｉｃｈｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｅｒｏａｎｄｓｐａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇ；ｔｅｒａｂｅｒｔｚｉｍａｇｉｎｇ；ｂａｃｋｗａｒｄ－ｗａｖｅｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ（ＢＷＯ）；ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ 引言 太赫兹辐射（ＴＨｚ，１ＴＨｚ＝１０１２Ｈｚ）泛指辐射频率在０．１～１０ＴＨｚ内的电磁波辐射．这个频段内的辐射具有良好的穿透性，可以穿透皮革、塑料、木头、纸张等日常物体，对生物体不具有破坏性…，越来越多地被应用在实际生活中．返波振荡器（返波管，ＢＷＯ，ＢａｃｋｗａｒｄＷａｖｅＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）太赫兹源就是其中的一种连续波太赫兹辐射源，它是利用电子束与梳形减速结构相互作用产生返波振荡的微波电子管，目前只有返波振荡器和自由电子激光器在０．１ＴＨｚ以上具有宽带调谐和大功率输出的能力…． 最近几年，连续波太赫兹成像以其高功率、易于操作调节的特性在一些无损探伤的领域逐渐取代了脉冲式太赫兹时域光谱成像装置．返波管（ＢＷＯ）作为太赫兹辐射源，具有独特的优势，如输出功率高、波前性质良好、稳定性好，而且体积小、操作简便、光路组成较为简单等． 我们的工作主要是利用返波管产生的太赫兹辐射对样品进行反射式成像研究．大多数金属，太赫兹波都不能透射，这就导致透射式光路存在一定的局限性【２Ｊ．而根据太赫兹辐射对于绝大多数不导电材 收稿日期：２００９一Ｏｌ?０２，修回日期：２００９—０６－１８Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２００９—０１．０２。ｎｖｉｓｅｄｄａｔｅ：２００９．０６－１８基金项目：国家重点基础研究发展计划“９７３计划”（２００７ＣＢ３１０４０８）；国家自然科学基金（１０３９０１６０） 作者简介：葛新浩（１９８３一），男，北京房山人，硕士研究生，主要从事太赫兹连续波成像研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｏｆｉｎｇｅ＠１２６．ｃｏｍ． 万方数据

集成运放构成的三角波方波发生器

集成运放构成的三角波方波发生器 一、实验目的 1．理解三角波方波发生器的设计思路，搭接出最简单的电路，获得固定频率、幅度的三角波、方波输出。 2．理解独立可调的设计思路，搭接出频率、占空比、三角波幅度、三角波直流偏移、方波幅度、方波直流偏移均独立可调的电路，调整范围不限。 3．理解分块调试的方法，进一步增强故障排查能力。 二、实验思路 利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，可以实现集成运放的周期性翻转，进而在输出端产生一个方波。这个电路如图2.3.1所示，它的工作原理请参阅相关教科书。注意在这个电路中，给电容的充电是恒压充电，随着电容电压的升高，其充电电流越来越小，电容电压上升也越来越缓慢。理论分析可知，电容上电压的变化，是一个负指数曲线。因此，这个电路只能实现方波发生。但是，我们注意到，这个负指数曲线在工作过程中是不停地正向充电、反向放电，已经和三角波有些类似。如果能够使得电容上充电电流固定，则其电压的上升或者下降将是线性的，就可以在电容端获得一个三角波。 我们可以立即联想到这样一个事实：当积分器的输入是固定电压，则其输出是线性上升或者下降的。因此，将图2.3.1中的RC充电电路去掉，用一个积分器替代，并考虑到极性，再增加一级反相电路，就可以实现三角波的产生，如图2.3.2所示。 图2.3.2电路使用了3个集成运放。电路设计者认为，A3并不是必须的，因为它仅仅完成了1倍的反相放大，这个功能完全可以利用A1的输入端极性进行巧妙设计来实现。为了节省1个运放，设计者给出了新的电路，如图2.3.3所示，它仅使用2个运放。

图2.3.3所示电路的工作原理，请参阅相关教科书。图中稳压管DZ和电阻R3组成稳压电路，目的是克服运放输出的不对称。 本实验在实现上述基本电路的基础上，还提出了新的要求。有下列6个量：三角波和方波共有的频率、共有的占空比、三角波的幅度、方波的幅度、三角波的直流偏移、方波的直流偏移，其中每个量都由一个独立的电位器控制，当调节某个量时，其它5个量不能发生变化。这就是独立可调的要求。 本实验将给出一个独立可调的三角波方波发生器电路，要求学生在认真分析的基础上，用运放、电阻、电容、稳压管等元器件，自己实现搭接。然后在搭接好的电路上，观察、调节、记录，体会其中的设计思想。 三、实验原理 图2.3.4是可以满足设计要求的最终电路。其中A1、A2、A3及其附属电路，完成三角波、方波的发生，并且实现频率和占空比的可调。A4、A5及其附属电路，实现三角波和方波的幅度、直流偏移可调。 图2.3.4电路与图2.3.3电路有3点主要的区别。第一、用R13、RW2、DZ1、DZ2组成一个双向电阻值不同的电路，取代图2.3.3中的积分器电阻R，使得积分器工作过程中，正向充电和反向放电的时间常数不一致，三角波上升斜率和下降斜率大小不同，造成方波的占空比不同。需要注意的是，由于用一个电位器调节，无论在什么位置，积分器的正向时间常数和反向时间常数的和，是一个常数，就造成单纯调节RW2，只改变占空比而不会改变频率。第二、在稳压管输出和积分器之间，加入A3构成的反相放大器，可以通过RW1调节积分器输入电压大小，进而改变积分器输出电压变化斜率，造成波形发生的频率变化。这样，uo1产生方波，uo2产生三角波。这两个波形的频

方波-三角波产生电路的设计.

方波-三角波产生电路的设计 1 技术指标 设计一个方波-三角波产生电路，要求方波和三角波的重复频率为500Hz ，方波脉冲幅度为6-6.5V ，三角波为1.5-2V ，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2 设计方案及其比较 产生方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以直接产生三角波—方波。由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波。 2.1 方案一 非正弦波发生器的组成原理是电路中必须有开关特性的器件，可以是电压比较器，、集成模拟开关、TTL 与非门等；具有反馈网络，它的作用是通过输出信号的反馈，改变开关器件的状态；具有延迟环节，常用RC 电路充放电来实现；具有其他辅助部分，，如积分电路等。 矩形经过积分器就变成三角波形，即三角波形发生器是由方波发生器和反向积分器所组成的。但此时要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。 如图1所示为该电路设计图。 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC 积分器两大部分。如图所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。1U 构成迟滞比较器，用于输出方波；2U 构成积分电路，用于把方波转变为三角波，即输出三角波。

图1 方案一电路设计图 U1构成迟滞比较器，同相端电位p V 由1O V 和2O V 决定。利用叠加定理可得： 21211211211) ()(O V V O V P V R R R R R V R R R R V ?++++?++= 当0>P V 时，U1输出为正，即Z O V V +=1 当0

用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路

物理与电子工程学院《模拟电路》课程设计 题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三 角波产生电路 专业电子信息工程专业 班级 14级电信1班 学号 1430140227 学生姓名邓清凤 指导教师黄川

完成日期： 2015 年 12 月 目录 1 设计任务与要求 (3) 2 设计方案 (3) 3设计原理分析 (5) 4实验设备与器件 (8) 4.1元器件的引脚及其个数 (8) 4.2其它器件与设备 (8) 5实验内容 (9) 5.1 RC正弦波振荡器 (9) 5.2方波发生器 (11) 5.3三角波发生器 (13) 6 总结思考 (14) 7 参考文献 (15)

用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路 姓名：邓清凤 电子信息工程专业 [摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。 [关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器 1 设计任务与要求 （1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。 （2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。 （3）撰写课程设计报告。 （4）答辩、并提交课程设计报告书 2 设计方案 方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。 缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。

340 GHz太赫兹返波振荡器

第11卷 第1期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1．11，No．1 2013年2月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Feb．，2013 文章编号：2095-4980(2013)01-0032-06 340 GHz太赫兹返波振荡器 冯进军，唐 烨，李含雁，刘京恺，蔡 军，胡银富，邬显平 (中国电子科技集团公司第12研究所，北京100015) 摘 要：介绍太赫兹返波振荡器的发展，重点对340GHz返波振荡器的设计、模拟和微细加工等研究工作进行了详细介绍。采用平行流电子枪、均匀永磁聚焦系统和折叠波导慢波结构来实 现340GHz返波振荡器，计算和模拟结果表明，当调谐电压14kV~16.2kV，工作电流8mA时， 在337GHz~347GHz的频率范围内可得到10mW输出功率。高频结构加工采用UV LIGA技术，已 经加工出高频结构样品，并对真空环境应用做了研究，以保证较小的表面粗糙度，减小高频率情 况下的射频损耗。 关键词：太赫兹；真空器件；返波振荡器；微机电系统技术；LIGA技术 中图分类号：TN752文献标识码：A 340GHz Terahertz Backward Wave Oscillators FENG Jin-jun，TANG Ye，LI Han-yan，LIU Jing-kai，CAI Jun，HU Yin-fu，WU Xian-ping (The 12th Institute，China Electronics Technology Group Corporation，Beijing 100015，China) Abstract：The development of Terahertz Backward Wave Oscillator(BWO) is reviewed. The 340GHz BWO is investigated including the design and simulation of electron gun, focusing system and slow wave structure. The folded waveguide slow wave structure，the parallel electron beam gun and the permanent magnetic system are chosen in the system，and the simulation results show that the operation frequency can be tuned from 337GHz to 347GHz with 8mA beam current and the variation of operation voltage from 14kV to 16.2kV，and the maximum output power is 10mW. The Slow Wave Structure(SWS) is fabricated by UV Lithographie,Galanoformung,Abformung(LIGA)，and the work on the vacuum condition is carried out to ensure the small surface roughness and reduce the transmission loss in the high frequency. Key words：Terahertz；vacuum devices；Backward Wave Oscillator；Micro-Electro-Mechanical Systems；Lithographie,Galanoformung,Abformung 太赫兹微波管是生化材料探测、隐藏金属武器检测、太赫兹雷达、通信、医疗成像、材料科学和宇宙科学等应用系统的关键器件[1]，这些需求引起了全球范围内在大功率、小型化微波管的设计、模拟、优化、精密工艺技术、太赫兹测试技术等方面的广泛研究，特别是利用先进的微加工技术，如LIGA技术、深反应离子刻蚀技术、薄膜技术等研究场发射阴极、高频结构、输能系统等部件[2]。器件工作频率主要集中在太赫兹大气窗口，如94 GHz, 140 GHz,220 GHz,670 GHz,850 GHz，一直到1 030 GHz[3-13]。美国已经启动了多个有关太赫兹真空器件和系统的研究计划，如HiFIVE,SWIFT和THz Electronics等，欧洲也启动了以放大器为主的OPTHER计划[14]。NG公司研制的太赫兹正反馈折叠波导行波管振荡器，采用微机电系统(MEMS)技术制作高频慢波结构(SWS)，工作频率为670 GHz，在3%的占空比下输出功率可达80 mW[8]；220 GHz的行波管也获得了30 W的脉冲功率。俄罗斯ISTOK公司已研制出一组覆盖36 GHz~1 400 GHz的返波振荡器(BWO)[15]，技术指标见表1(永磁聚焦)和表2(线包聚焦)。 CCR公司在进行太赫兹返波振荡器的研究工作，并受到美国国家航空航天局的资助，目标是研究效率高、质量小、频率从300 GHz到1 THz以上的返波振荡器。对于600 GHz~700 GHz的返波振荡器，带宽将达到大约15%，输出功率6 mW~8 mW，用于外差接收机的本振，需要实现本振源的小型化、低功率、宽带。但现有的返波振荡器很重(质量超过20 kg)，功耗大(270 W)，要求水冷，而且输出模式的纯度较差。所以CCR公司研究的目标是：a) 使用先进的微细加工技术将频率提高到1 THz；b) 使用多级降压收集极提高效率并去掉水冷；c) 改进收稿日期：2012-12-18；修回日期：2012-12-29

方波和三角波发生器电路

方波和三角波发生器电路 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图6.5所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。 方波和三角波发生器的工作原理 A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得： 当 Vp＞0时 A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 Vp＜0时， A1输出为负即 VO1 = -Vz A2构成反相积分器 VO1为负时， VO2 向正向变化， VO1 为正时， VO2 向负向变化。假设电源接通时VO1 = -Vz，线性增加。 当VO2上升到使Vp略高于0v时，A1的输出翻转到VO1 = +Vz 。

四、报告要求 1、课题的任务和要求。 2、课题的不同方案设计和比较，说明所选方案的理由。 3、电路各部分原理分析和参数计算。 4、测试结果及分析： （1）实测输出频率围，分析设计值和实测值误差的来源。 （2）对应输出频率的高、中、低三点，分别实测输出电压的峰－峰值围，分析输出电压幅值随频率变化的原因。 （3）频率特性测试，在低频端选定一个输出幅值，而后逐步调高输出频率，选12～15个测试点，用示波器观测输出对应频率下的输出幅值，填入自己预做的表格，画出电路的幅频特性。 注意：输出幅值一旦选定，在调节输出测试频率点过程中，不能再动！ （4）画出示波器观测到的各级输出波形，并进行分析；若波行有失真，讨论失真产生的原因和消除的方法。 5、课题总结 6、参考文献 2、方波、三角波发生器 （1）按图11-2所示电路及参数接成方波、三角波发生器。

图11-2 （2）将电位器Rp调至中心位置，用双综示波器观察并描绘方波V01及三角波V02 （注意标注图形尺寸），并测量Rp及频率值。 表11-3 方波V01及三角波V02 波形 Rp= (中间) , f= （3）改变Rp的位置，观察对V01和V02 幅值和频率的影响，将测量结果填入表11-3中 （记录不失真波形参数）。 表11-4 F ( KHz ) Rp ( Ω )V01P-P（V）V02P-P（V）备 注 频率最高 频率最低 （4）将电位器Rp调至中间位置，改变R1为10K可调电位计，观察对V01和V02 幅值和频率的影响。将 测量结果填入表11-4中。 表11-5 F (KHz ) R1 ( Ω )V01P-P（V）V02P-P（V）备 注 频率最高 频率最低 （5）电位器Rp保持中间位置，R1接10K电阻，改变R2为100K可调电位计，观察对V01和V02 幅值和频率的影响。将测量结果填入表11-5中。（记录有波形的测试参数） 表11-6 F ( KHz ) R2 ( Ω )V01P-P（V）V02P-P（V）备 注 频率最高