波形发⽣器电路的设计（实现正弦波、⽅波和三⾓波的输出）1、设计思路（⽰例） 波形信号发⽣器，正弦波、三⾓波、⽅波、矩形波等这⼏种较为常见信号的发⽣装置。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。 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Hz到⼏⼗兆Hz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。
运算放⼤器：简称“运放”，是具有很⾼放⼤倍数的电路单元。实际电路中，通常结合反馈⽹络共同组成某种功能模块。它是⼀种带有特殊耦合电路及反馈的放⼤器。其输出信号可以是输⼊信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。运放的种类繁多，⼴泛应⽤于电⼦⾏业当中。
积分电路（积分器）：使输出信号与输⼊信号的时间积分值成⽐例的电路。最简单的积分电路由⼀个电阻R和⼀个电容C构成。若时间常数RC⾜够⼤，外加电压时，电容C上的电压只能慢慢上升。在t<<RC的时间范围内，电容C两端电压很⼩，输⼊电压主要降落在电阻R 上，充电电流i≈ui（t）/R，输出电压。
沥青电加热器滤波电路：尽可能减⼩脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得⽐较平滑。
2、设计⽅案
1.由滞回⽐较器和积分器构成⽅波三⾓波产⽣电路。
2.然后通过低通滤波把三⾓波转换成正弦波信号。
把滞回⽐较器和积分⽐较器⾸尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三⾓波发 ⽣器和⽅波发⽣器。⽐较器输出的⽅波经积分器可得到三⾓波、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。通过低通滤波把三⾓波转换成正弦波是在三⾓波电压为固定频率或频率变化范围很⼩的情况下使⽤。
2.1 ⽅波-三⾓波发⽣电路原理
该电路由滞回⽐较器和积分器组成，如下图所⽰：
电路由集成运放与R1、R2及⼀个滞回⽐较器和⼀个充放电回路组成。稳压管和 R3 的作⽤是钳位，将滞回⽐较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值。滞回⽐较器的输出只有两种可能状态：⾼电平或低电平。滞回⽐较器的两种不同的输出电平使RC电路进⾏充电或放电，于是电容上的电压将升⾼或降低，⽽电容上的电压⼜作为滞回⽐较器的输⼊电压，控制其输出端状态发⽣跳变，从⽽使 RC 电路由充电过程变为放电过程或相反。如此循环往复，周⽽复始，最后在滞回⽐较器的输出端即可得到⼀个⾼低电平周期性交替的矩形波即⽅波 。
滞回⽐较器输出的⽅波经积分器可得到三⾓波、三⾓波⼜触发⽐较器⾃动翻转形成⽅波，便构成了⽅波-三⾓波发⽣器。
2.2 滤波电路的选择
滤波电路分为有源滤波与⽆源滤波，也可分RC滤波电路、LC滤波电路等。
2.2.1 RC滤波与LC滤波
1, RC滤波器相对于LC滤波器来说，更容易⼩型化或者集成，LC相对体积就⼤多了；
2, RC⽤在低频电路中,LC滤波器应⽤的频率范围为1kHz～1.5GHz.⼀般⽤在⾼频电路中，由于受限于其中电感的Q值，频率响应的截⾄区不够陡峭。
3, RC滤波中的电阻要消耗⼀部分直流电压，R不能取得很⼤，⽤在电流⼩要求不⾼的电路中。RC体积⼩，成本低，滤波效果不如LC电路；LC滤波主要优点是⾼频环境下滤波效果好，缺点是体积⼤、笨重、成本⾼。⽤在要求⾼的电源电路中。
2.2.2 ⽆源滤波与有源滤波泄漏率>384孔板
⽆源滤波电路：若滤波电路仅由⽆源元件（电阻、电容、电感）组成。由于电阻以及电感的阻抗存在，功耗在同等情况下还是⽐有源滤波器要⾼⼀些，⽽且电路的延迟要要⼤⼀些。如图3.2.3-1，为简单的RC⽆源滤波器。
有源滤波电路：若滤波电路不仅由⽆源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成。
集成运放的开环电压增益和输⼊阻抗均很⾼，输出电阻⼩，构成有源滤波电路后还具有⼀定的电压放⼤和缓冲作⽤。有源滤波器的功耗相对⽽⾔会⼩很多，⽽且在通带内不会有衰减，⽽通过设定滤波器的Q值，可以改变放⼤倍数。如下图，为简单的⼀阶RC有源滤波器：
RC滤波器⼀般常与运算放⼤器组合使⽤，构成有源滤波器，多作为低频信号的滤波。
2.2.3 滤波阶数的选择
滤波级数越多效果也好，但是带来的是损耗和成本越⾼，所以不建议超过3级；
取石网篮综合以上所述并权衡各个因素，鉴于本设计只需要将⾼于某频率的谐波滤去，因⽽选择低通滤波电路，在多次仿真实验之后，决定选择三阶RC压控电压源有源低通滤波器，且电阻的值应尽量减⼩，以减少直流电压的损耗。采⽤三阶低通滤波的正弦波发⽣电路图，如下图：
2.3 主要元件的选择
①选择集成运算放⼤器：
其⼀，⽅波前后沿与⽤作开关的器件 U1A 的转换速率 SR 有关，因此当输出⽅波的重复频率较⾼时，集成运算放⼤器 A1 应选⽤⾼速运算放⼤器。集成运算放⼤器 U2B 的选择：积分运算电路的积分误差除了与积分电容的质量有关外，主要是集成放⼤器参数⾮理想所致。
其⼆，为减⼩积分误差，应选⽤输⼊失调参数⼩、开环增益⾼、输⼊电阻⾼，开环带较宽的运算放⼤器。反相⽐例运算放⼤器要求放⼤不失真。因⽽选择信噪⽐低，转换速率 SR ⾼的运算放⼤器。经过芯⽚资料的查询，TL082 双运算放⼤转换速率 SR=14V/us。符合各项指标要求。
②选择稳压⼆极管稳压⼆极管Dz的作⽤是限制和确定⽅波的幅度，因此要根据设计所要求的⽅波幅度来选稳压管电压Dz。为输出对称的⽅波，通常应选⽤⾼精度的双向稳压管。
③电阻为 1/4W的⾦属薄膜电阻，电位器为精密电位器。 ④电容为普通瓷⽚电容与电解电容。
2.4 电路设计及仿真
波形发⽣器电路设计总电路图：
静态管理
2.4.1 ⽅波-三⾓波实现电路
2.4.2 正弦波发⽣电路
2.4.3 占空⽐可调电路
3、打板测试
在做好以上准备后就可以画PCD以及打板了（如果觉得⿇烦也可以使⽤洞洞板直接连接元器件）。利⽤以上⽅案做出来的波形发⽣器，经过试验能够正确显⽰需要的波形。
4、元件清单
型号数量作⽤
变压器12Vx21降压
大电流导线
三端可调正稳压器LM3171可编程的电源输出
⼆极管IN40076保护电路/稳压
电阻/RES R1/500Ω2调节电流电压
电位器POT-LOG/5kΩ1调节电阻
电容CAP/75nf1
充放电/滤波CAP ELCE/2.2mf1
CAP ELCE/100uf1
CAP ELCE/2.2uf1
