，將輸入信號進行積分運算得到一個三角波信號集成運放運算電路設計
1.集成運放運算電路設計
2.設計一個積分運算電路，用于將方波變換為正弦波，已知輸入方波的幅值為2V，周期為1ms。
本課設為將方波變換為正弦波，題目要求利用積分電路來設計電路，而積分電路只能將方波轉換為三角波，并不能直接將方波變換為正弦波。因此，還需要有其他電路將三角波轉換為正弦波。根據對題目的分析我們得到以下幾個方案：
方案一：方波——>（積分電路）三角波——>（有源低通濾波電路）正弦波；
方案二：方波——>（積分電路）三角波——>（差分放大器）正弦波
方案三：方波——>(積分電路)三角波——>（折線逼近法）正弦波
上述方案的優缺點:
優點:對于方案一所需元器件少，節約了成本，更重要的是利于焊接和調試;對于方案二可通過調零電位器使差分電路對稱；方案三不受輸入電壓頻率范圍的限制,便于集成化。
缺點:方案一只適合固定頻率或者頻率變化很小的場合;方案二中所需元件較多,焊接與調試有一定難度；方案三的反饋網絡中電阻的匹配比較困難
此次設計我采用方案二，利用積分電路、差分放大電路的單端輸入和單端輸出和鏡像電流源來實現。
本系統主要分為3個單元模塊，它們分別是：積分電路、差分放大器電路和鏡像恒流源電路。各單元模塊功能及相關電路的具體說明如下。
3.1積分電路的模塊設計3.1.1模塊的具體功能該模塊主要是將方波通過積分電路轉換為三角波輸出。如圖1所示：集成運放同相輸入端接電阻后接地，反相輸入端輸入方波，經反饋電路中的電容積分，變為三角波后輸出。由積分運算電路輸出函數：，將輸入信號進行積分運算得到一個三角波信號
該模塊由
、
和集成運放構成積分電路，方波信號轉換為三角波輸出。積分電路可將矩形脈沖波轉換為鋸齒波或三角波,還可將鋸齒波轉換為拋物波。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間常數RC，構成積分電路的條件是電路的時間常數必須大于或等于10倍輸入波形的寬度。
圖1 積分電路模塊電路圖
3.1.4模塊的電路分析由虛短知，反向輸入端的電壓與同向端相等，
由虛斷知，通過
的電流與通過的電流相等。
通過的電流
，
通過的電流
；
所以，，即輸出電壓與輸入電壓對時間的積分成正比。
該模塊主要是將三角波轉換為正弦波。
3.2.2模塊的組成和工作原理該模塊由
、
、
和
以及
、
構成單端輸入-單端輸出的差分式放大電路。根據差分式放大電路抑制共模信號，放大差模信號的特性，將一端接輸入三角波輸入，一端接地，輸出一個三角波。再利用差分放大器的非線性傳輸特性，使三角波波峰處于非線性區，可將波峰失真成圓頂，并通過差分放大器的對稱性，使信號上下都獲得相同的失真，最終得到一個正弦波。
圖2 差分放大器電路圖
3.2.4模塊的電路分析、采用三極管2N222（
），它與電阻、、及電位器
共同組成差分放大器的基本電路。其中電容
、
分別為隔直電容和濾波電容，以消除諧波分量，改善輸出波形。
該模塊主要是用來調節差分放大器的Q點。
3.3.2模塊的組成和工作原理該模塊由
、
、
構成鏡像恒流源電路。通過調節電位器
，使此電路產生的電流
變化流入放大器，使其靜態工作點發生變化，從而使信號發生失真。
圖3 鏡像恒流源電路圖
3.3.4模塊的電路分析
、與電阻、
共同組成恒流源電路，為差分對管的射極提供恒定電流。由于差分式放大電路的靜態工作點由恒流源決定，故鏡像恒流源電路是為了獲得 ，一般為一毫安或者幾毫安，這里設定的值為
。
4.1.總原理圖圖4 總原理圖
4.2元件清單
和的確定首先要確定三角波斜率，使之不會過大或過小，難以形成三角波。
根據進行計算：
在
內，
；
因為輸入的方波幅值為2V，周期為1ms，利用圖像分析可得：
三角波斜率的絕對值
在
之間，令
，可得
。
的確定為濾波電容，濾掉不需要的諧波，使波形更加接近正弦波。此值根據輸入信號的頻率確定，該電路取4.7μF。
、
和、的確定差分放大電路的靜態工作點主要由恒流源決定.因為越小，恒流源越恒定，溫漂越小，放大器的輸入阻抗越大。但是也不能太小，這里取
，則
。從而可求得：
；
令輸入阻抗不小于兩千歐，根據
可得：
==1
；
令放大電路的放大倍數
，根據
可求得
，故取==500
。
、的確定為濾波電容，濾掉不需要的諧波，使波形更加接近正弦波。此值根據輸入信號的頻率確定，此電路取4.7μF；的作用是濾除高次諧波，一般取幾十到一百皮法，此電路取50pF。
、
、的確定對恒流源電路進行靜態分析可得：
則 
射極電阻
一般取幾千歐姆，這里取==2.5.,則
.為方便調整, 用
電位器來代替。
由示波器可見，經過積分電路后，輸入的方波轉換為了三角波。
由示波器結果可見，幅值為2V，周期為1ms的方波在經過設計電路后變為了正弦波。
經過了一個多星期的不停的檢測和修改，終于把最終的電路圖和成品完成了。經過了這次課程設計，大大地提高了我的動手能力以及分析問題的能力，并且鞏固了書本上的知識。通過上網查詢資料的過程中我也學到了很多書面上沒有搞懂的問題。這次課程設計，讓我學到了很多有用的知識和能力，我相信對以后的學習和工作都將是非常有益的。
在整個過程中，用Multisim軟件仿真是這次設計的難點，雖然以前在課外學習中接觸過一些電子電路，但在初期還是感到無從下手。這是我第一次接觸Multisim軟件，感覺它比Protel更靈活易用，熟練以后十分順手。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節設計上，但有時接線，因為不夠細心，造成整個電路無法運行，最后還是在通過多次對電路仿真，使整個電路可穩定工作。設計過程中，我深刻的體會到在設計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因。設計思路是最重要的，只要你的設計思路是成功的，那你的設計已經成功了一半。因此我們應該在設計前做好充分的準備，像查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的基礎。
設計.doc
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