信号发生器实验报告波形发生器实验报告

1、信号发生器一、实验目的1、掌握集成运算放大器的使用方法，加深对集成运算放大器工作原理的理解。2、掌握用运算放大器构成波形发生器的设计方法。3、掌握波形发生器电路调试和制作方法。二、设计任务设计并制作一个波形发生电路，可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号。三、具体要求（ 1）可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号，波形人眼观察无失真。（ 2）利用一个按钮，可以切换输出波形信号。（ 3）频率为 1 2KHz 连续可调，波形幅度不作要求。（ 4）可以自行设计并采用除集成运放外的其他设计方案（ 5）正弦波发生器要求频率连续可调， 方波输出要有限幅环节， 积分电路要保证电路不出现积分饱和失真。

2、四、设计思路基本功能：首先采用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，然后通过整形电路(比较器 )将正弦波变换成方波， 通过幅值控制和功率放大电路后由积分电路将方波变成三角波,最后通过切换开关可以同时输出三种信号。五、具体电路设计方案、 RC 桥式正弦波振荡器如左图 1 所示，正弦波振荡器采用RC 桥式振荡器产生频率可调的正弦信号。J1a、 J1b、 J2a、 J2b 为频率粗调，通过12P1JJ 切换三组电容，改变频率倍率。R 采用双联线性电位器 50k ，便于频率细调，可获得所需要的输出频率。RP2 采用 200k 的电位器，调整RP2 可改变电路Af 大小，使得电路满足自激振荡条件，另外也可改

3、变正弦波失真度，同时使正弦波趋于稳定。下图2 为起振波形。图 1图 2电路的振荡频率为： f012 RC将电阻 12k， 62k 及电容100n， 22n，分别代入得频率调节范围为：， ， 3015Hz。因为低档的最高频率高于高档的最低频率，所以符合实验中频率连续可调的要求。RP2 R4 R13 组成负反馈支路，作为稳幅环节。R13 与 D1、D2 并联，实现振荡幅度的自动稳定。D1、 D2采用 1N4001 二极管。在 multisim 软件仿真时，调节电位器25%35%时能够起振。R4R13Rp2右RP 2左 100.11k电路起振条件： Af，代入数据解得Rp 2左方波发生器由正弦波振荡

4、器产生的一定频率的正弦信号经过比较器产生一同频率的方波。如图3。电路输出端引入的限流电阻R6 和两个背靠背的稳压管D3、D4（采用 1N4734）组成双向限幅电路。UA741在这里实际上是一个电压比较器，当输入电压比基准电压高时，输出高电平，当输入电压比基准电压低时，输出低电平，输出端输出与输入同频率的方波。图3图4比例运算放大电路转换开关J5 的作用是通过开关切换与比例运算放大电路连接，输出一定幅度的正弦波或方波。通过调节 RP3（ 200k ）调节放大倍数，AfR6Rp3右。如图 4 所示。R9在 multisim 软件仿真时，当RP3 调节到50%时，（计算结果 Af0.33 200 *

5、（1- 50%）= ）放大10前信号（左图 5）与放大后信号（右图6）如下图所示。图 5图 6两幅图所占格数基本一致，左图中每格代表10v ，右图中每格则代表100v ，则此时信号约被放大了10 倍。三角波发生器被放大后的方波信号通过积分电路既可得到三角波。U O1U i dtR12C9R12C90.01s tmtm 是充电至饱和时间，如此选择参数可以保证电路不出现积分饱和失真，符合设计要求。将 J 公共端接到示波器上，当J5与 J 状态均处于上图状态时，输出的是正弦波，当拨下5但 J状态J如上图时，输出的是方波，当同时拨下J5 与 J 时，输出的是三角波。总电路图如下图所示：六、实验过程及内

6、容 ：1 按照原理计算参数，确定选用电容电阻的参数2 按照原理图用 multisim 进行仿真3 按照电路图在电子实验箱中连线，进行测试4 按照电路图焊电路板5 对焊好的电路板进行测试：观察波形及记下实际可调频率，并进行误差分析。观察到的波形如下图所示：实测频率为：Hz Hz ， 113 Hz595 Hz, ， 562Hz2870Hz七、数据处理分析1 波形均未失真,符合设计要求2 频率实测值与理论值的比较低档中档高档minmaxminmaxminmax实测值1135955622870理论值3015相对误差%由上表可知，实测频率均比理想频率小,当仍符合低档的最高频率高于高档的最低频率，所以符合实验中频率连续可调的要求。出现误差的可能原因有：1）电容和电阻实际值和标值不完全一致，可能偏大。2）导线有微小阻抗，导致电路中阻抗增大。八、所用元器件列表名称数量uA7414双联线性电位器 50k1电位器 200k2稳压二极管 1N47322二极管 1N40012拨动开关6电阻14电容9九、所用芯片介绍uA741 （单运放）是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用。这类单片硅提供输出短路保护和闭锁自由运作。芯片和工作说明：1 和 5 为偏置 (调零端 )，2 为正向输入端，3 为反向输入端，4 接地，6 为输出，7 接电源8 空脚内部结构图：十、收