随着不断进步的计算机技术和微电子技术，许多电子学领域的产品，诸如电话、电视、收音机都需要波形的转换，波形转换的重要性不可忽略的。
本设计主要将方波转化为正弦波，设计方案是输入的方波经过积分器可得到三角波，三角波经过差分放大电路以及镜像恒流源电路转换成正弦波，实现功能。
摘要
一、设计任务与要求
二、方案设计与论证
三、单元电路
四、总原理图及元件清单
五、参数计算
六、性能测试与分析
七、结论与心得
八、参考文献
集成运放运算电路设计 一、设计任务与要求 1.集成运放运算电路设计 2.设计一个积分运算电路，用于将方波变换为正弦波，已知输入方波的幅值为2V，周期为1ms。 二、方案设计与论证 本课设为将方波变换为正弦波，题目要求利用积分电路来设计电路，而积分电路只能将方波转换为三角波，并不能直接将方波变换为正弦波。因此，还需要有其他电路将三角波转换为正弦波。根据对题目的分析我们得到以下几个方案： 方案一：方波——>（积分电路）三角波——>（有源低通滤波电路）正弦波； 方案二：方波——>（积分电路）三角波——>（差分放大器）正弦波 方案三：方波——>(积分电路)三角波——>（折线逼近法）正弦波 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;对于方案二可通过调零电位器使差分电路对称；方案三不受输入电压频率范围的限制,便于集成化。 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；方案三的反馈网络中电阻的匹配比较困难 此次设计我采用方案二，利用积分电路、差分放大电路的单端输入和单端输出和镜像电流源来实现。
三、单元电路 本系统主要分为3个单元模块，它们分别是：积分电路、差分放大器电路和镜像恒流源电路。各单元模块功能及相关电路的具体说明如下。 3.1积分电路的模块设计3.1.1模块的具体功能该模块主要是将方波通过积分电路转换为三角波输出。如图1所示：集成运放同相输入端接电阻后接地，反相输入端输入方波，经反馈电路中的电容积分，变为三角波后输出。由积分运算电路输出函数： ，将输入信号进行积分运算得到一个三角波信号 3.1.2模块的组成和工作原理该模块由 、 和集成运放构成积分电路，方波信号转换为三角波输出。积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理是基于电容的充放电原理，其中重要的是电路的时间常数RC，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须大于或等于10倍输入波形的宽度。 3.1.3模块的具体电路如图1所示 图1 积分电路模块电路图 3.1.4模块的电路分析由虚短知，反向输入端的电压与同向端相等， 由虚断知，通过 的电流与通过的电流相等。 通过的电流 ， 通过的电流 ； 所以，，即输出电压与输入电压对时间的积分成正比。 3.2差分放大器电路的模块设计3.2.1模块的具体功能该模块主要是将三角波转换为正弦波。 3.2.2模块的组成和工作原理该模块由 、 、 和 以及 、 构成单端输入-单端输出的差分式放大电路。根据差分式放大电路抑制共模信号，放大差模信号的特性，将一端接输入三角波输入，一端接地，输出一个三角波。再利用差分放大器的非线性传输特性，使三角波波峰处于非线性区，可将波峰失真成圆顶，并通过差分放大器的对称性，使信号上下都获得相同的失真，最终得到一个正弦波。 3.2.3模块的具体电路如图2所示
图2 差分放大器电路图 3.2.4模块的电路分析、采用三极管2N222（ ），它与电阻、、及电位器 共同组成差分放大器的基本电路。其中电容 、 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。 3.3镜像恒流源电路的模块设计3.3.1模块的具体功能该模块主要是用来调节差分放大器的Q点。 3.3.2模块的组成和工作原理该模块由 、 、 构成镜像恒流源电路。通过调节电位器 ，使此电路产生的电流 变化流入放大器，使其静态工作点发生变化，从而使信号发生失真。 
3.3.3模块的具体电路如图3所示图3 镜像恒流源电路图 3.3.4模块的电路分析 、与电阻、 共同组成恒流源电路，为差分对管的射极提供恒定电流。由于差分式放大电路的静态工作点由恒流源决定，故镜像恒流源电路是为了获得 ，一般为一毫安或者几毫安，这里设定的值为 。
四、总原理图及元件清单  4.1.总原理图 图4 总原理图 4.2元件清单
五、参数计算 5.1积分电路5.1.1 和的确定首先要确定三角波斜率，使之不会过大或过小，难以形成三角波。 根据进行计算： 在 内， ； 因为输入的方波幅值为2V，周期为1ms，利用图像分析可得： 三角波斜率的绝对值 在 之间，令 ，可得 。 5.1.2.  的确定为滤波电容，滤掉不需要的谐波，使波形更加接近正弦波。此值根据输入信号的频率确定，该电路取4.7μF。 5.2差分放大器电路5.2.1.  、 和、的确定差分放大电路的静态工作点主要由恒流源决定.因为越小，恒流源越恒定，温漂越小，放大器的输入阻抗越大。但是也不能太小，这里取 ，则 。从而可求得：  ；
令输入阻抗不小于两千欧，根据 可得： ==1 ； 令放大电路的放大倍数 ，根据 可求得 ，故取==500 。 5.2.2. 、的确定为滤波电容，滤掉不需要的谐波，使波形更加接近正弦波。此值根据输入信号的频率确定，此电路取4.7μF；的作用是滤除高次谐波，一般取几十到一百皮法，此电路取50pF。 5.3镜像恒流源电路5.3.1、 、的确定对恒流源电路进行静态分析可得： 
则  射极电阻 一般取几千欧姆，这里取==2.5.,则 .为方便调整, 用 电位器来代替。
六、性能测试与分析
由示波器可见，经过积分电路后，输入的方波转换为了三角波。 
由示波器结果可见，幅值为2V，周期为1ms的方波在经过设计电路后变为了正弦波。 七、结论与心得 经过了一个多星期的不停的检测和修改，终于把最终的电路图和成品完成了。经过了这次课程设计，大大地提高了我的动手能力以及分析问题的能力，并且巩固了书本上的知识。通过上网查询资料的过程中我也学到了很多书面上没有搞懂的问题。这次课程设计，让我学到了很多有用的知识和能力，我相信对以后的学习和工作都将是非常有益的。 在整个过程中，用Multisim软件仿真是这次设计的难点，虽然以前在课外学习中接触过一些电子电路，但在初期还是感到无从下手。这是我第一次接触Multisim软件，感觉它比Protel更灵活易用，熟练以后十分顺手。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，但有时接线，因为不够细心，造成整个电路无法运行，最后还是在通过多次对电路仿真，使整个电路可稳定工作。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
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