目录
1．设计要求 (2)
2．总体方案 (2)
3．设计原理 (3)
3.1 总体电路图 (3)
3.1.1 硬件电路分析 (3)
3.1.2 差分式放大电路 (4)
3.1.3 镜像恒流源电路 (4)
3.2 设计所用软件简介 (5)
4．原理分析与计算 (5)
5．电路的仿真分析及结果 (6)
6．实物连接与调试结果 (8)
7．此次设计过程中所遇到的问题及解决措施 (11)
8．设计的心得体会 (12)
9．参考文献 (12)
.
在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析和确定它们的性能参数。而波形发生器是它们中一种更为常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。本次课程设计应用所学电路设计构成可由生三角波变换为正弦波。可根据需要对该正弦波进行利用或者是进一步处理。
在本设计方案中，三角波——正弦波的变换电路主要由差分式放大器来完成。差分式放大电路的工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力强，可以有效的抑制零点漂移。利用差分放大器可将低频的三角波转换成正弦波。波形变换是利用差分放大电路的非线性特性。
2.总体方案
三角波—正弦波变换设计有以下两种种方案：
1)由三角波的傅里叶级数可知，它含有基波和3、5次等基次谐波，因此可以通过低通滤波器除去
基波，滤出高次谐波，可将三角波转换为正弦波。
三角波低通滤波电路正弦波
图2—1
2)三角波——正弦波变换电路课采用非线性有源电路形成法即利用差分式放大电路来实现。
三角波差分放大电路正弦波
图2—2
输入电压和输出电压波形如图2—3所示：
图2—3
上述方案的优缺点：
优点：对于方案一所需元器件少，节约了成本，更重要的是利于焊接和调试；对于方案二可适用于不同频率条件，正好弥补了方案一的缺点。
缺点：方案一只适合固定频率或者频率变化很小的场合；方案二中所需元件较多，焊接与调试有一定难度。
此次设计我采用方案二，利用BJT射极耦合差分放大电路]1[的单端输入和单端输出和BJT镜像电流源]2[来实现。
3.1总体电路图
图3—1
3.1.1硬件电路分析
分析表明，传输特性曲线的表达式为：
T
id U U o
E C e I I I /111-+=
=ααT
id U U o
E C e
I I I /111+=
=αα
式中1/≈=E C I I α;o I 为差分放大器的恒定电流；T U 为温度的电压当量，当室温为 C 。25时mV U T 26=。
根据理论分析，如果差分式电路的差模输入信号id U 为三角波，则1C I 与2C I 的波形近似为正弦波。因此，单端输出电压o U 也近似于正弦波，从而实现三角波—正弦波的变换。且差分式放大电路传输特性曲线的线性区越窄，其输出波形越接近于正弦波。如图3—1所示得电路中，4P R 用于调节电路的对称性，1E R 使得差分式放大电路的传输特性的线性区变窄。电容5C 、6C 分别为隔直电容和
滤波电容，以消除谐波分量，改善输出波形。
3.1.2差分式放大电路
图3—2
此次设计中，差分式放大电路采用单端输入—单端输出的电路形式，实际电路中四只晶体管选
用集成电路的差分对称管双三极管S3DG6（仿真电路中选用2N222替代）。
604321====ββββ。直流电源去12+=+cc V ，12-=-EE V 。
3.1.3镜像恒流源电路
图3—3
由于差分式放大电路的静态工作点由恒流源o I 决定，故镜像恒流源电路是为了获得o I 。o I 一般为一毫安或者几毫安，这里设定o I 的值为A 1m 。
3.2设计所用软件简介
因为我比较熟悉和擅长使用multisim 系列电力电子仿真软件，所以此次设计所用仿真软件为multisim12。
multisim12是美国国家仪器有限公司推出的以Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。12.0是目前该软件的最高版本，现在已经成功破解，并且完全汉化，用户可放心使用，下面附带详细安装图文教程。软件包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，再结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
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4. 原理分析与计算
对于典型的差分式放大电路的传输特性：它的输出电压（电流）与输入电压之间的关系符合双曲正切函数的变换规律。在本次设计中，当输入信号三角波的正负峰峰值正好对应于差分式放大管的截止电压时，晶体管集电极电流接近于正弦波。
如图3—1，因为输入信号三角波的频率不太高，所以隔直电容5C 取得较大，这里取uF C 4705=；电容6C 起着滤波的作用，其大小视输出波形而定，若含高次谐波成分较多，则课取得较小，一般为几十皮法至几百皮法，本次设计中取pF C 1006=。Ω=101E R 与Ω=1004p R 想并联，以减小差分式放大电路的线性区。差分放大电路的静态工作点主要由恒流源o I 决定（如图3—3）.因为o I 越小，恒流源越恒定，温漂越小，放大器的输入阻抗越大。但是o I 也不能太小，这里取mA I o 1=，则mA I I C C 5.021==，从而可求得晶体管的输入阻抗
()
()Ω≈Ω⨯++Ω=++Ω=K I mV r o be 4.35.026
6013002/261300β
为保证差分放大电路有足够大输入电阻i R ，去Ω>K R i 20，根据()12B be i R r R +=得
Ω>K R B 6.61，故取Ω==K R R B B 8.621。因为要求输出正弦波的峰峰值大于V 1，所以应该使差分放大电路的电压放大倍数40≥u A 。根据，
()
be B L
u r R R A +-=1'
2β
可求得电阻Ω≥K R L 13'
，进而选取Ω==K R R C C 1521。
对于恒流源电路，其静态工作点及元器件参数计算如下；
E EE o
R R R V I I ++-='17.0'1
()Ω=Ω+--=+⇒K K R R E
3.111
7.012'
1 发射极电阻一般取几千欧，这里选择Ω==K R R E E 243，所以Ω=K R 3.9'
1。在原理图（图3—1）
中'
1R 用一个ΩK 10的电位器和一个ΩK 7.4的电阻来替代。
