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用运算放大器获得三角波、正弦波、方波的简易实用电路

波形是通过示波器观察的,而示波器的工作原理是通过将电信号转化成可视信号。因此,要通过运算放大器实现不同的波形输出,就是要使输出响应取到不同的值。这自然启发我运用数字——模拟转换器(DAC)电路来实现要求功能。图1即为较简单的一种数模转换原理图。由运放“虚短”“虚断”的性质,对和之间的节点运用结点定律,很容易得到f R f R

ifo VRRV1= (1)

放大倍率1RRVV fio?

(2)

注意到图1种采用的是反向放大器电路,等式右边有负号。通过改变的阻值,在不变的情况下,输出电压便会随之产生变化。1R i V o V

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图1权电阻数模转换原理图

在图2所示电路图中,(1)式中的电阻被1R61RR?6个并联连接的电阻代替。其阻值之比为1 : 2 : 4 : 8 : 16 : 32。通过控制和6个电阻相串联开关的通断,就可以改变的阻值。1R

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图2 信号发生器部分放大电路设计思想

根据并联的阻值关系,有。其中Σ==61iii GGωiω为权值,当线路处于导通时取1,否则取0。设,则。故值可取到,2,…,63。i R06GG=Σ=?=61102iii GGωG0G0G0G

由(2)式知GVV io=∝, 因此6组开关所有通断状态共63种(全断不计)可产生63种放大倍率。如图3,以正弦图像为例:从图像最低点到最高点选取63组数据值,(图中不一定有63组)在放大倍率中寻找最接近的那个,通过在每个时间周期内控制开关阵列,使其按照时间顺序切换到函数图像上相应的倍率。只要扫描点取得足够多,从示波器上观测到的图像就可近似看作是“光滑连续的”。三角波、方波作相同计算和控制处理。要说明的是,选用6个电阻的目的只是为了使响应量的离散值可取63种,尽可能获得好的拟合效果。在实际操作中完全可以根据需要选用5个,或是7个电阻。

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2 基本电路理论课程论文2006-2007第一学期

图3 函数图像数据点对应放大倍率示意图

剩下的问题是,我们如何通过电路元件,来实现6组开关的通断呢?总不可能人工区进行操控吧!从时间上来讲,这也是做不到的。要解决这个问题,就要运用CD4066模拟开关,其工作电压为5V。图4是CD4066示意管脚图。管脚的作用分别为:

1. 4. 8. 11:Switch A.B.C.D的接入/接出端

2. 3. 9. 10:Switch A.B.C.D 的接出/接入端

13. 5. 6. 12:Switch A.B.C.D 的控制接入端

7[Vss]:工作电压接入端(地)

14[V

]:工作电压接入端(正)

DD

当各组开关的控制接入端接高电位时,内部开关断开,反之闭合。

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图4 CD4066管脚图

最后,得到一个实用的电路如图5所示。由于一个CD4066支能连接4个电阻,运用了两组芯片。第二组芯片中有两个开关未用到。控制端口接入单片机。

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图5 实用运放电路的实现

3 基本电路理论课程论文2006-2007第一学期

关于控制端口的电位控制,这需要单片机辅之具体程序才能够实现。这部分由于篇幅所限,

加之于本篇论文关系不大,未予列出。

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