前言

信号发生器是电子工程师最常用的几个仪器之一吧，三角波和方波是最常用的波形，在之前的文章中，我们已经介绍过RC延迟电路，今天我就教大家通过RC延迟和运放来实现三角波和方波。

仿真软件版本

本次介绍的电路是通过multisim软件进行仿真，按照惯例，贴出软件版本，需要的同学通过链接自取↓

附上multisim 14.0 网盘链接，内附PJ方法

https://pan.baidu.com/s/15NvcyeKIgk-COlvoDIfz0A

提取码: dsm

1.先看结果

按照惯例，我们先来看一下结果！

↑电路产生了约500HZ的三角波和占空比为50%的方波（此电路是通过RC电路充电放电产生的三角波，所以并不是十分标准，在对三角波波形没有严格要求的场合下可以使用）。

下面将叙述电路的工作原理，以及各元器件参数对波形产生的影响。

2.波形发生电路原理

从电路图可以看到，此电路使用了两个运放，分别产生了三角波和方波。我们先来搞清楚三角波的发生过程，在三角波发生的原理搞定之后一切就迎刃而解！

2.1三角波发生原理

三角波的产生分为上升和下降两部分,如下图所示↓

2.1.1.三角波的上升沿（C1的充电过程）

当电路启动时需要短暂的时间电路产生振荡，随后便进入电容充电放电的循环。电容C1的充电通路如下↓

1.当刚上电时，由于电路是正反馈网络，且运放输出端不为0，输出端会迅速达到高电平约为13V。
2.运放输出高电平后，通过R4给C1进行充电，根据经验公式：t=3RC时，电容电压Uc=0.95*电源电压U。

R=100K、C1=3.3nF， t=3RC≈1ms。和仿真结果基本一致↓

**当我们搞明白电容电压的充电过程后，面临一个重要问题，电压上升到什么时候为止呢？**我们来继续分析↓

当运算放大器输出高电平时，会近似于将输出连接到VCC15V上，所以电阻R3近似与R1并联，那么此时运算放大器的﹢引脚电压由R1//R3 与 R2分压决定，Vop+= 15*(10/10.5)≈14V。也就是说C1上的电压会上升到14V左右停止。

由于运放LM358P并非轨到轨运放（Rail to Rail）所以实际输出的高电平会比我们的理论值14V低一些，在仿真的测试结果中约为12V↓

2.1.2 三角波的下降沿（C1的放电过程）

当C1的充电过程完成后，会产生一个过冲，过冲会导致运算放大器的 U- > U+，运算放大器输出低电平。

我们再来看三角波的下降阶段↓

当运算放大器输出低电平时，输出（运算放大器1脚）近似于接地，则C1通过R4进行放电，这里为了方便计算，我们认为C1的放电时间约等于C1充电放电时间。

**同样的，电压下降到什么时候为止呢？**我们来继续分析↓

运算放大器输出低电平时，R3与R2为并联关系，则运算放大器的正极电压由 R1和R2//R3决定，
U+ = 15(0.5/10.5) ≈ 0.9V。

我们可以看到实际的输出波形，波谷时也会略微高出0V一点点↓

至此三角波的发生过程已经叙述完毕，下面开始讲解方波的产生（就简单多了，哈哈）

2.2 方波发生原理

方波的产生依靠于三角波和比较器，具体原理如下↓

1.当三角波超出比较器的Vref时，比较器输出低电平；
2.当三角波低于比较器的Vref时，比较器输出高电平；
从而产生方波，我们也自然可以通过调整Vref来调整方波的占空比。

调整占空比后的方波，如下图所示↓

3.器件参数对波形的影响。

1.方波的占空比 ：刚才已经提到可以通过调整比较器的Vref来调整方波的占空比，如何调整Vref相信大家都知道，通过调整R5、R6便可以调整Vref。
2.三角波与方波的频率：我们可以通过调节C1或者R4的值来控制电容C1的充电、放电时间，从而调整波形的频率，我们来试一下（将R4缩小为50K，那么C1充电、放点的时间均为原先的一半，频率会提升一倍左右）↓

↑从上图可以看到，基本和理论相差不大，频率提升了一倍。依旧满足经验公式：t=3RC时，电容电压Uc=0.95*电源电压U

注意： 当我们将频率提升至15K左右时，三角波便会出现变形，所以本文中所设计的信号发生器上限频率为15K左右↓

3.三角波幅值的偏移量
本文中的原理已经介绍过，在运放输出高低电平时，R3分别与R1、R2并联改变了第一个运放的U﹢，那么我们便可以在R1、R2不变的情况下通过改变R3的大小来改变三角波幅值的偏移量（因为R3改变后，与R1、R2并联后的分压会变化）
我们来看一下效果↓

↑可以看到三角波的偏置电压发生了改变，但是注意由于也改变了充电、放电时间，所以频率也会改变，这一点要注意！

结束

今天介绍了使用运放如何产生三角波和方波，在实际动手操作时要注意电阻的功率和电容的耐压值、运算放大器的工作电压范围等基本参数。这些内容在之前的文章低压差稳压器（LDO）自制 Multisim仿真 +详细参数说明介绍过，今天不再重复。

后续我将每周更新，谢谢大家的关注，也欢迎大家在评论区批评指正。

DIY信号发生器：运放实现三角波、方波发生器（详细参数说明）+multisim仿真相关推荐

一篇文章教你使用运放实现三角波、方波（详细电路分析）+multisim仿真
前言信号发生器是电子工程师最常用的几个仪器之一吧,三角波和方波是最常用的波形,在之前的文章中,我们已经介绍过RC延迟电路,今天我就教大家通过RC延迟和运放来实现三角波和方波. 仿真软件版本本次介绍 ...
【51单片机】DAC0832制作信号发生器（方波，三角波，锯齿波）
[51单片机]DAC0832制作信号发生器(方波,三角波,锯齿波) 1 A/D与D/A 2 电路与元器件 3 源代码 3.1 程序开始 3.2 监视按钮操作 3.3 按钮控制显示波形 3.4 方波产生 ...
matlab电路仿真三角波,Matlab仿真: 1Mhz正弦载波与2kHz三角波调制信号进行调制仿真...
%Matlab仿真: 1Mhz正弦载波与2kHz三角波调制信号进行调制仿真 %======================= %1,2,5,2kHz三角波的产生: clear;clc; f_tri=1 ...
北邮22信通：实验六由运放器构成的音频放大电路设计、仿真、测试报告
北邮22信通一枚~ 持续更新模电实验讲解关注作者,解锁更多邮苑模电实验报告~ 获取更多文章,请访问专栏: 北邮22信通--电子电路_青山如墨雨如画的博客-CSDN博客目录实验目的: 设计要 ...
【复习笔记】集成运放
放大电路的效率是用有效值计算的为了克服直接耦合电路存在的零点漂移问题集成运放的输入级采用了能够有效抑制零漂的双端输入的差动放大电路, 中间级多为有源负载共射复合管放大电路输出级多采用互补对称 ...
某些运放电路与波形参考(更新ing)
1.输入为正弦波,且偏置一个直流量,进入一个差分运放,运放的两个输出端波形电路图: 仿真波形: 分析: 上面的电路,VG1是一个正弦波,频率50Hz,幅值500mV,直流偏置500mV.经过一个差分 ...
运放相位裕度的认识与理解
什么是相位裕度相位裕度(外文名phase margin,PM),亦称相位余裕,在电路设计中是非常重要的一个指标,主要用来衡量负反馈系统的稳定性,并能用来预测闭环系统阶跃响应的过冲. 相位裕度可以看作 ...
运放如何产生三角波信号
当方波经过积分电路后,输出的波形就成为了三角波.那么我么结合之前的方波发生电路就能得到三角波发生电路. 左边的是方波发生电路,右边的是积分电路,输出的话就可以得到三角波. 大家可以看到这个电路有两个电 ...
verilog设计简易正弦波信号发生器_采用集成运放和分立元件相结合的方式，利用迟滞比较器电路产生方波信号，以及充分利用差分电路进行电路转...
展开全部在Multisim中,函数发生器2113与被测设5261备连接时应注意以下情况:函数发生4102器有三个连接端子1653,+连接端子和-连接端子,中间是公用端子.当使用+和共用端子时,输出信 ...

DIY信号发生器：运放实现三角波、方波发生器（详细参数说明）+multisim仿真

前言