《课题三运算放大器的应用》ppt课件

1、课题三运算放大器的运用课题三运算放大器的运用 &函数发生器的设计函数发生器的设计电子线路测试技术电子线路测试技术电子线路测试技术电子线路测试技术 掌握运算放大器的主要直流参数与交掌握运算放大器的主要直流参数与交流参数的测试方法；流参数的测试方法； 正确运用调零技术、相位补偿技术及正确运用调零技术、相位补偿技术及维护电路；维护电路； 掌握运算放大器的根本实验电路及其掌握运算放大器的根本实验电路及其任务原理。任务原理。学习要求：学习要求：第一部分第一部分 运算放大器的运用运算放大器的运用一、集成运算放大器的内部构造一、集成运算放大器的内部构造差动输入级差动输入级中间放大级中间放大级输出级输

2、出级偏置电路偏置电路运算放大器的运用运算放大器的运用350kT1VCC1T3T51k1k5k50k50T7T2T8T9T12T13T4T6T10539k30pFT11T207.5k 1.5kT14T15T16T19T17T184627VEE2550运算放大器的运用运算放大器的运用741的内部构造：的内部构造：T1,T3T1,T3与与T2,T4T2,T4组成组成 差动输入级电路差动输入级电路T5,T6,T7T5,T6,T7组成差动组成差动放大器的恒流源电路放大器的恒流源电路T8T8，T9T9组成差动放大组成差动放大器的有源负载电路器的有源负载电路T14T14与与T15T15组成中间电压放组成中间

3、电压放大级，其中大级，其中T14T14接成射极跟接成射极跟随器，随器，T15T15是电压放大器是电压放大器T12T12与与T13T13构成恒流构成恒流源电路作为源电路作为T15T15的的集电极负载集电极负载T16T16与与T17T17组成互补对组成互补对称推挽输出电路称推挽输出电路T18T18组成推挽电路的静组成推挽电路的静态偏置电路并消除交越态偏置电路并消除交越失真失真T19T19与与T20T20起过流维起过流维护作用护作用运算放大器的运用运算放大器的运用粗测运放好坏粗测运放好坏 正负电源端与其它各引脚之间能否短路。假设无短正负电源端与其它各引脚之间能否短路。假设无短路那么正确。路那么正确。

4、 电路中主要晶体管的电路中主要晶体管的PN结电阻值能否正确。应该正结电阻值能否正确。应该正向电阻小，向电阻小， 反向电阻大。反向电阻大。 测试时留意，不用小电阻档如“1档，以免测试电流过大：也不要用大电阻档如“10K档，以免电压过高损坏运放。丈量结果如下表：丈量结果如下表：32746+Vcc-VeeVo+-UA741 黑表笔黑表笔 (+) 红表笔红表笔 (-) 电阻值电阻值 7 脚脚 3 脚脚 无穷大无穷大 3 脚脚 7 脚脚 44 K 7 脚脚 2 脚脚 无穷大无穷大 2 脚脚 7 脚脚 46 K 7 脚脚 6 脚脚 无穷大无穷大 6 脚脚 7 脚脚 10 K 6 脚脚 4 脚脚 1000

5、K 4 脚脚 6 脚脚 10 K 假设测得阻值与表中值相差太多，阐明运放的差动假设测得阻值与表中值相差太多，阐明运放的差动输入级或者推挽输出管有损坏。输入级或者推挽输出管有损坏。运算放大器的运用运算放大器的运用运算放大器的运用运算放大器的运用二、运放的主要性能参数的测试方法二、运放的主要性能参数的测试方法运放的直流参数：运放的直流参数： 运放的交流参数：运放的交流参数：输入失调电压输入失调电压VIOVIO输入失调电流输入失调电流IIOIIO差模开环直流电压增益差模开环直流电压增益AVDAVD共模抑制比共模抑制比KCMRKCMR增益带宽积增益带宽积AVBWAVBW转换速率摆动率转换速率摆动率SR

6、 SR 运算放大器的运用运算放大器的运用 输入失调电压输入失调电压VIOVIO 当运放的两输入端加一样的电压或直接接地时为当运放的两输入端加一样的电压或直接接地时为使输出直流电压为零，在两输入端间加有补偿直流电使输出直流电压为零，在两输入端间加有补偿直流电压压VIO,VIO,该该VIOVIO称为输入失调电压。称为输入失调电压。VIOVIOR1R1+RFVOVIOVIO普通为普通为1 120)mV20)mV，其值越小越好。其值越小越好。测试方法：测试方法：6Rp100k15V7423R1100R3100RF100k15VA741vo运算放大器的运用运算放大器的运用输入失调电流输入失调电流IIOI

7、IO 当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流的差称为输入失调电流。即的差称为输入失调电流。即 IIO IIOIB+-IB-IB+-IB-，其中，其中IB+IB+为同相输入端基极电流，为同相输入端基极电流，IB-IB-为反相输入端基极电流。为反相输入端基极电流。IIOIIO普通为普通为 1nA 1nA10nA10nA，其值，其值越小越好。越小越好。测试方法：测试方法：IIOIIOV3R3V2R1IBIB+ +- -IB-IB- 6Rp100k15V7423R1100R3100RF100k15VA741vo运算放大器的运用运算放大器的运用差模开环直流电

8、压增益差模开环直流电压增益AVDAVD 当运放没有反响时的直流差模电压增益。当运放没有反响时的直流差模电压增益。选择电阻选择电阻(R1+R2 )R3(R1+R2 )R3。丈量时，交流信号源的丈量时，交流信号源的输出频率尽量选低输出频率尽量选低小于小于100Hz)100Hz)，ViVi幅度幅度不能太大，普通取几十不能太大，普通取几十毫伏。增益通常用毫伏。增益通常用DBDB分贝表示，即分贝表示，即20LgAVD20LgAVD。测试方法：测试方法：R1+R2AVD AVD VOViVOVi*ViViVOVi*R2A741信号源vo51k1kR3vi51kR1 C47F 51viR2RF15V15V2

9、374651Rp运算放大器的运用运算放大器的运用共模抑制比共模抑制比KCMRKCMR 将运放的差模电压放大倍数将运放的差模电压放大倍数AVDAVD与共模电压放大倍数与共模电压放大倍数AVCAVC之比称为共模抑制比，单位之比称为共模抑制比，单位dBdB。 其中其中ViVi1V1V有效值、频率为有效值、频率为100Hz100Hz的正弦波。的正弦波。 KCMRKCMR愈大，表示放大器对共模信号温度漂移、零愈大，表示放大器对共模信号温度漂移、零点漂移等的抑制才干愈强。点漂移等的抑制才干愈强。测试方法：测试方法：KCMR KCMR 20lg 20lgAVDAVDAVCAVCdBAVDAVDRF/R1 A

10、VCRF/R1 AVCVo/ViVo/ViA741信号源vo100k100kR3vi100R1RF15V15V23746100R2运算放大器的运用运算放大器的运用 AVBW常数测试方法：测试方法：表表2.2.1 增益带宽积丈量值增益带宽积丈量值 RF R1 AV BW BW AV AVBWBW 110K10K 2100K10K 31M10KA741信号源voviR1RF15V15V23746Rp=R1 RFCH1CH2示波器运放的带宽运放的带宽BW通常等于截止频率通常等于截止频率fc，将放大倍数等于将放大倍数等于1时的带宽称为单位时的带宽称为单位增益带宽增益带宽 增益带宽积增益带宽积 AV A

11、VBWBWVi=100mV 实验结果阐明：增益添加时，带宽减小，但增益带宽积不变能够存在丈量误差。因实验结果阐明：增益添加时，带宽减小，但增益带宽积不变能够存在丈量误差。因此，在给定电压增益下，运放的最高任务频率遭到增益带宽积的限制，运用时要特别留此，在给定电压增益下，运放的最高任务频率遭到增益带宽积的限制，运用时要特别留意这一点。意这一点。 增高频率直到增高频率直到AV=0.707 AV(1KHz)时时所对应的频率就是运放的带宽所对应的频率就是运放的带宽BW 运算放大器的运用运算放大器的运用转换速率摆动率转换速率摆动率SRSR 运放在大幅度阶跃信号作用下，输出信号所能到达运放在大幅度阶跃信号

12、作用下，输出信号所能到达的最大变化率，其单位为的最大变化率，其单位为V/usV/us。测试方法：测试方法： 测试电路中，Vi为10KHz的方波，其峰-峰值为5V。SRV/ tA741信号源voviR1RF 15V 15V23746Rp=RF R1CH1CH2示波器10k10kvoviVoottt t为输出电压为输出电压vo从最小从最小值上升到最大值所需值上升到最大值所需的时间的时间 转换速度越高，阐明运放对输入信号的瞬时变化呼应转换速度越高，阐明运放对输入信号的瞬时变化呼应越好。影响运放转换速率的主要要素是运放的高频特越好。影响运放转换速率的主要要素是运放的高频特性和相位补偿电容。性和相位补偿

13、电容。 运算放大器的运用运算放大器的运用三、集成运算放大器的根本运用三、集成运算放大器的根本运用1 1、反相放大器、反相放大器 其闭环电压增益：其闭环电压增益： AV=RFR1输入电阻输入电阻 Ri=R1 输出电阻输出电阻 Ro0 平衡电阻平衡电阻 Rp=R1/RF 其中，反响电阻其中，反响电阻RFRF值不能太大，否那么会产生较大的噪声值不能太大，否那么会产生较大的噪声及漂移，普通为几十千欧至几百千欧。及漂移，普通为几十千欧至几百千欧。R1R1的取值应远大于信号的取值应远大于信号源源vivi的内阻。的内阻。 假设假设RF= R1RF= R1，那么为倒相器，可作为信号的极性转换，那么为倒相器，可

14、作为信号的极性转换电路。电路。 运算放大器的运用运算放大器的运用2 2、同相放大器、同相放大器其闭环电压增益：其闭环电压增益： AVF=1+RFR1输入电阻输入电阻 Ri = ric 输出电阻输出电阻 Ro0 平衡电阻平衡电阻 Rp=R1/RF 假设假设RF RF 0 0，R1= R1= 开路，那么为电压跟随器。开路，那么为电压跟随器。 ricric为运放本身同相端对地的为运放本身同相端对地的共模输入电阻，普通为共模输入电阻，普通为108108。同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 与晶体管电压跟随器射极输与晶体管电压跟随器射极输出器相比，集成运放的电压出器相

15、比，集成运放的电压跟随器的输入阻抗更高，几乎跟随器的输入阻抗更高，几乎不从信号源汲取电流；输出阻不从信号源汲取电流；输出阻抗更小，可视作电压源，是较抗更小，可视作电压源，是较理想的阻抗变换器。理想的阻抗变换器。 运算放大器的运用运算放大器的运用4 4、加减法器、加减法器 假设取假设取R1= R2= RFR1= R2= RF，并使其中一个输入信号，并使其中一个输入信号v1v1经过一级反经过一级反相放大器，那么加法器可以变为减法器，其输出电压为相放大器，那么加法器可以变为减法器，其输出电压为Vo= Vo= (V2V1)(V2V1)。 RFR1 VO= V1RFR2V2)vov1RFR1v2R2负号

16、表示反相加法器负号表示反相加法器 运算放大器的运用运算放大器的运用 上图所示电路为卡拉上图所示电路为卡拉OKOK伴唱机的混合前置放大器电路。其中，伴唱机的混合前置放大器电路。其中，A1A1为射极跟随器，实现阻抗变换与隔离，为射极跟随器，实现阻抗变换与隔离，A2A2为根本的加法器，输为根本的加法器，输出电压：出电压： RFR1 VO V1RFR2V2)RFR1 V1 V2)10 V1 V2voRFR1A1R2A2v1v210k10k100k7612vi1210录音机输出(卡拉OK磁带)话音放大器输出A747运算放大器的运用运算放大器的运用5 5、微分器、微分器 为限制电路的高频电压增益，在输入端

17、与电容为限制电路的高频电压增益，在输入端与电容C之间接入一之间接入一小电阻小电阻Rs, 当输入频率低于当输入频率低于 dvidt VO= RFC式中，式中，RFC为微分时间常数。为微分时间常数。 fo=12RsC时时, 电路起微分作用；假设输入频率远高于上式电路起微分作用；假设输入频率远高于上式, 那么那么电路近似一个反相器，高频电压增益为电路近似一个反相器，高频电压增益为 AVF=RFRsvoviRFC由于电容由于电容C的容抗随输入信号的容抗随输入信号的频率升高而减小的频率升高而减小, 结果是结果是 输输出电压随频率升高而添加。出电压随频率升高而添加。 运算放大器的运用运算放大器的运用 实践

18、的微分器电路如以下图实践的微分器电路如以下图(a)(a)所示。假设输入电压所示。假设输入电压为一对称三角波，那么输出电压为一对称方波，其波形关系为一对称三角波，那么输出电压为一对称方波，其波形关系如图如图(b)(b)所示。所示。 abvi(t)VmoVmt1t2ttvo(t)o2RFCVmt12RFCVmt1voviRFRs6CA 7411000.01F200k23运算放大器的运用运算放大器的运用6 6、积分器、积分器 为限制电路的低频电压增益，可将反响电容为限制电路的低频电压增益，可将反响电容c与一电阻与一电阻RF并并联。当输入频率大于联。当输入频率大于 式中，式中，R1C为积分时间常数。为

19、积分时间常数。 fo=12RFC时时, 电路起积分作用；假设输入频率远低于上式电路起积分作用；假设输入频率远低于上式, 那么电路近似那么电路近似一个反相器，低频电压增益为一个反相器，低频电压增益为 AVF=RFR1t1R1C VO= 0Vidt由于电容由于电容C的容抗随输入信号的容抗随输入信号的频率降低而添加的频率降低而添加, 结果是结果是 输输出电压随频率降低而添加。出电压随频率降低而添加。 运算放大器的运用运算放大器的运用 实践的积分器电路如以下图实践的积分器电路如以下图(a)(a)所示。假设输入电压所示。假设输入电压为一对称方波，那么输出电压为一对称三角波，其波形关系为一对称方波，那么输

20、出电压为一对称三角波，其波形关系如图如图(b)(b)所示。所示。 abvoviRF100k C0.022FA741R110k236Rp=R1 RF10kvi(t)Vmo Vmt1t2ttvo(t)oVmt1R1CVmt1R1C运算放大器的运用运算放大器的运用9 9、方波发生器、方波发生器 图中图中R1与与RF组成正反响支路，组成正反响支路，运放同相端电压运放同相端电压 电阻电阻R、电容、电容C组成运放的负反响组成运放的负反响支路。支路。 VR1R1+RFR1+RFVofo1T12RCln 1+2R1RFvoC0.01FA741623R31kRF10kR110kR210kRP100kRDZ2DW

21、7voVzvctTVzR1R1RFoVzR1R1RFVz当电容当电容C的端电压的端电压VC等于运放的等于运放的反相端电压反相端电压V大于大于V+时，输出电时，输出电压压Vo=VZ双向稳压管双向稳压管DZ的限幅的限幅电压，那么电容电压，那么电容C经电阻经电阻R放电，放电，VC下降。当下降。当VC下降到比下降到比V+小时，小时，比较器的输出电压比较器的输出电压Vo=+VZ，电容，电容C又经过电阻又经过电阻R充电，电容的端电压充电，电容的端电压VC又开场上升，如此反复，那么输又开场上升，如此反复，那么输出电压出电压vo为周期性方波，如下图。为周期性方波，如下图。 调理电位器调理电位器Rp可改动频率。

22、可改动频率。 耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率fL来确定，普通取 运算放大器的运用运算放大器的运用1111、自举式交流电压放大器、自举式交流电压放大器 假设只放大交流信号，那么可假设只放大交流信号，那么可采用如右图所示的运放同相交采用如右图所示的运放同相交流电压放大器或反相交流电流电压放大器或反相交流电压放大器。压放大器。 AVF=1+RFR2交流放大器的输入电阻交流放大器的输入电阻 Ri = R1 R1普通取几十千普通取几十千欧。欧。 C1 = C3 = (31012RLfL反响支路的隔直电容反响支路的隔直电容C2普通取几微法。普通取几微法。 电容电容C1、C2及及C3为隔直电容

23、为隔直电容 电阻电阻R1接地是为了保证输入接地是为了保证输入为零时，放大器的输出直流为零时，放大器的输出直流电位为零电位为零 为提高交流放大器的输入阻抗，可以采用如下图的自举式为提高交流放大器的输入阻抗，可以采用如下图的自举式同相交流电压放大器。同相交流电压放大器。 VB=R2R2RFVO 由于放大器的电压放大倍数由于放大器的电压放大倍数AvF=1+(RF / R2)，故，故 VO =1+RFR2ViR2RFR2VB运算放大器的运用运算放大器的运用反响电压反响电压 交流信号自同相端交流信号自同相端B点输入，点输入，输出信号经输出信号经RF反响至反响至A点点 VA=R2R2RFVO有有VAVB运

24、算放大器的运用运算放大器的运用 R1两端的电压相等，且相两端的电压相等，且相位一样，故称位一样，故称R1为自举电阻。为自举电阻。流经流经R1的电流可视为零，从而的电流可视为零，从而大大提高了交流放大器的输入大大提高了交流放大器的输入电阻。输入电阻电阻。输入电阻 Ri = (R1 / ric)(1+ AVFF)式中，式中，F为反响系数，为反响系数，F= R2 / (R2+ RF)。 对于图所示电路参数，输入电阻对于图所示电路参数，输入电阻 Ri =(R1 / ric)(1+ AVFF)200k 运算放大器的运用运算放大器的运用1212、单电源供电的交流电压放大器、单电源供电的交流电压放大器 右图

25、为单电源供电的反相右图为单电源供电的反相交流电压放大器。图中，电阻交流电压放大器。图中，电阻R2、R3称为偏置电阻，用来称为偏置电阻，用来设置放大器的静态任务点。设置放大器的静态任务点。 V+= VCC，即，即 12V=R3R2R3VCC12VCC所以取所以取R2= R3 静态时静态时 V6 = V+ = 12VCC 电容电容C1、C2为放大器的交流耦合隔直电容，因此，反为放大器的交流耦合隔直电容，因此，反向交流放大器的电压放大倍数向交流放大器的电压放大倍数 AVF =RF / R1 运算放大器的运用运算放大器的运用 右图为单电源供电的右图为单电源供电的自举式同相交流电压放大自举式同相交流电压

26、放大器。该电路也能大大提高器。该电路也能大大提高单电源供电的交流放大器单电源供电的交流放大器的输入电阻。的输入电阻。 运放交流电压放大器只放大交流信号，输出信号受运运放交流电压放大器只放大交流信号，输出信号受运放本身的失调影响较小。因此，不需求调零。放本身的失调影响较小。因此，不需求调零。 RFR1A741voC3C2C1R210F47615V10k10k10F10F32RL2kR4100k100kR310kvi实验义务：实验义务： 实验与思索题实验与思索题 2.2.1 2.2.1 测试运放测试运放UA741UA741的性能参数的性能参数 Av BWAv BW、 SR SR及及 KCMR KC

27、MR，并与表，并与表2.2.22.2.2所示的典型值相比较。所示的典型值相比较。运算放大器的运用运算放大器的运用第二部分第二部分 函数发生器设计函数发生器设计一一 、方波、方波 - 三角波函数发生器设计三角波函数发生器设计函数发生器能自动产生函数发生器能自动产生 方波方波 - 三角波三角波-正弦波。正弦波。其电路组成框图如图其电路组成框图如图3.4.1 所示所示.比 较 器积 分 器差 分 放 大 器图图3.4.1 函数发生器组成框图函数发生器组成框图viaR1VV+A1A2VEER2R3RP1VCCaC1R4RP2C2VCCVEER5vo2vo11、方波、方波 - 三角波产生电路三角波产生电

28、路电路图如图电路图如图3.4.2所示：所示：比较器比较器积分器积分器C1称为加速电容称为加速电容 ，可加，可加速比较器的翻转速比较器的翻转 R1称为平衡电阻称为平衡电阻 运放的反相端接基准电压，即运放的反相端接基准电压，即V=0; 同相端接输入电压同相端接输入电压via； 比较器的输出比较器的输出vo1的高电平等于正电的高电平等于正电 源电压源电压+VCC，低电平等于负电源电，低电平等于负电源电压压VEE (+VCC=VEE) 。 当输入端当输入端V+ =V- =0 时，比较器翻时，比较器翻转，转，V01从从+Vcc跳到跳到-Vee，或从，或从-Vee跳到跳到Vcc。运放运放A1与与R1、 R

29、2 、R3、 RP1组成电压比较组成电压比较器。器。 via R1 V V+ A1 A2 VEE R2 R3 RP1 VCC a C1 R4 RP2 C2 VCC VEE R5 vo2 vo1 Via = 0假设假设Vo1 = -Vee, 那么那么比较器的上门限电位为比较器的上门限电位为 Via+ = -R2R3+RP1(-Vee) = R2R3+RP1(Vcc) 设设 V01= +Vcc, 那么那么 R2 +R3 +RP1 (+Vcc)R2 + R3+RP1 R2+R3+RP1整理上式整理上式, 得比较器的下门限电位为得比较器的下门限电位为 -R2 R3+RP1(+Vcc) = R3+RP1

30、 -R2(Vcc)Via = V+ =RP1指电位器的调整值指电位器的调整值(以下同以下同) 比较器的门限宽度VH为 VH = Via+Via = 2 R2 R3+RP1Vcc由上面公式可得比较器的电压由上面公式可得比较器的电压传输特性，如图传输特性，如图3.4.3 所示。所示。vo1ViaVia+VCCVEEviao图图3.4.3 比较器电压传输特比较器电压传输特性性从电压传输特性可见，当输从电压传输特性可见，当输入电压入电压Via从上门限电位从上门限电位Via+下降到下门限电位下降到下门限电位Via时，时，输出电压输出电压Vo1由高电平由高电平+Vcc突变到低电平突变到低电平-Vee。 比

31、较器的传输特性比较器的传输特性viaR1VV+A1A2VEER2R3RP1VCCaC1R4RP2C2VCCVEER5vo2vo1 Vo2 = - (+Vcc) (R4+RP2)C2 t = -Vcc(R4+RP2)C2 t当当Vo1= -Vee时，时， Vo2 = -(-Vee)(R4+RP2)C2 t = Vcc(R4+RP2)C2ta点断开后，运算放大器点断开后，运算放大器A2与与 R4、RP2、 R5 、C2 组成反相积分器，组成反相积分器，其输入信号为方波其输入信号为方波Vo1时，那么积时，那么积分分器的输出器的输出 Vo2 = - 1(R4+RP2)C2当当Vo1=+Vcc时，时，

32、Vo1dt VCCVCCR2R3+RP1VEER2R3+RP1o VEEtTT2T4vovo1vo2 a点闭合，构成闭环 电路 ，那么自动产生方 波-三角波，其波 形如图3.4.4 所示。 图图3.4.4 方波方波三角波三角波 方方 波波-三角波的任务过程：三角波的任务过程： 当比较器的门限当比较器的门限 电电 压为压为 Via+ 时时输出输出Vo1为高电平为高电平+Vcc)。这时积。这时积分器开场反向积分，三角波分器开场反向积分，三角波Vo2 线性下降。线性下降。 当当Vo2下降到比较器的下门限下降到比较器的下门限 电电 位位 Via 时，比较器翻转，输出时，比较器翻转，输出Vo1由高电平跳

33、到低电平。这时由高电平跳到低电平。这时积分器又开场正向积分，积分器又开场正向积分，Vo2线线性添加。性添加。 如此反复，就可自动产生方如此反复，就可自动产生方 波波-三角波。三角波。三角波的幅度为：三角波的幅度为：Vo2m = VCCVCCR2R3+RP1VEER2R3+RP1oVEEtTT2T4vovo1vo2方波的幅度方波的幅度 略小于略小于 +Vcc 和和-Vee。 方方 波波-三角波的幅度和频率三角波的幅度和频率 -1(R4+RP1)C2T40Vo1 dt = -1(R4+RP1)C2T 4实践上，三角波的幅度实践上，三角波的幅度 也就是比较器的也就是比较器的 门限电压门限电压Via+

34、 Vo2m = Via+ = R2 R3+RP1 Vcc = -Vcc (R4+RP1)C2 T4 Vo2m = Vcc方方 波波-三角波三角波 的波频率为：的波频率为： = R3+RP14R2 (R4+RP2) C2 R2R3+RP1 将上面两式整理可得三角波将上面两式整理可得三角波 的周期的周期 T ， 而而 F = 1 / T三角波三角波 的幅度为：的幅度为： 由此可见：由此可见：1、方波的幅度由、方波的幅度由+Vcc 和和 Vee决议；决议；2、调理电位器、调理电位器RP1，可调理三角波，可调理三角波 的幅度，但会影响其频率；的幅度，但会影响其频率；3、调理电位器、调理电位器RP2，可

35、调理方，可调理方 波波-三角波三角波 的频率，但不会影的频率，但不会影 响响 其幅度，可用其幅度，可用 RP2实现频率微调，而用实现频率微调，而用C2改动频率改动频率 范围。范围。二、单片集成电路函数发生器二、单片集成电路函数发生器ICL8038ICL8038的任务频率范围在几赫兹至几百千赫兹之间，的任务频率范围在几赫兹至几百千赫兹之间，它可以同时输出方波它可以同时输出方波(或脉冲波或脉冲波)、三角波、正弦波。其、三角波、正弦波。其内部组成如图内部组成如图3.4.7所示。所示。 FM-BADJF1FM-INADJF27485S2IBIA33k8.2kA1A2比较器VCC23VCC13FFQQR

36、SCt正弦波变换缓冲器缓冲器106312129SQADJS2SINADJS1TR1V +V GND11两个比较器两个比较器A1、A2的基准的基准电压电压2VCC/3、VCC/3由内由内部电阻分压网络提供。部电阻分压网络提供。 触发器触发器FF的输出端的输出端Q控制外控制外接定时电容的充、放电。接定时电容的充、放电。 充、放电流IA、IB的大小由外接电阻决议，当IA= IB时，输出三角波，否那么为锯齿波。I 产生三角波产生三角波方波的任务原理与图方波的任务原理与图3.4.2所示电路的任务所示电路的任务原理根本一样。原理根本一样。 ICL8038可以采用单电源可以采用单电源(+10V+30V)供电

37、，也可以采用供电，也可以采用双电源双电源(5V15V)供电。供电。 由由ICL8038组成的音频函数发生器如图组成的音频函数发生器如图3.4.8所示。电阻所示。电阻R1与电位与电位器器RP1用来确定脚的直流电位用来确定脚的直流电位V8，通常取，通常取V82/3VCC。V8越越高，高，IA、IB越小，输出频率越低，反之亦然。因此，越小，输出频率越低，反之亦然。因此，ICL8038又又称为压控振荡器称为压控振荡器(VCO)或频率调制器或频率调制器FM)。RP1可调理的频率可调理的频率范围为范围为20Hz20kHz。 C10.1FRP21kRARB4.7k4.7k546RL15k+5VVCC9328

38、ADJF2ADJF1V +SQTR1SINV/GNDFM-INCtCt4700pF101112RP3100k20Hz20kHz5VRP110kR120k8038VEEADJS2图图3.4.8 ICL8038组成的音频函数发生器组成的音频函数发生器三、函数发生器的性能目的三、函数发生器的性能目的 输出波形输出波形 正弦波、方正弦波、方 波、三角波波、三角波 频率范围 1Hz10Hz , 10Hz100Hz , 1001KHz , 1KHz10KHz , 10KHz100KHz , 100KHz1MHz. 输出电压 普通指输出波形的峰-峰值，即 Vp-p = 2Vm. 波形波形 特性特性 表征正弦

39、波特性的参数是非线性失真表征正弦波特性的参数是非线性失真，普通要求，普通要求 3%；表征三角波特性的参；表征三角波特性的参数是非线性系数数是非线性系数， 普通要求普通要求2%；表征方波特性的；表征方波特性的参数是参数是 上升时间上升时间 tr，普通要求，普通要求 tr100ns(1kHz，最大输，最大输出时出时)。四、设计举例四、设计举例1 1 确定电路方式及元器件型号确定电路方式及元器件型号 例例 设计一方设计一方 波波-三角波三角波-正弦波函数发生器。正弦波函数发生器。 性能指示要求性能指示要求 频频 率范围率范围 1Hz10Hz, 10Hz100Hz; 输出电压输出电压 方波方波Vp-p

40、24V，三角波，三角波Vp-p=8V，采用如图采用如图3.4.9所示电路，其中运算放大器所示电路，其中运算放大器A1与与A2用一只双运放用一只双运放A747，差分放大器采用本章第三节设计完成的晶体管单端输，差分放大器采用本章第三节设计完成的晶体管单端输入入 单端输出差分放大器电路。由于方波的幅度接近电源单端输出差分放大器电路。由于方波的幅度接近电源电压，所以取电源电压电压，所以取电源电压+VCC= +12V，VEE= 12V。 三角波三角波-方方 波波-正弦波函数发生器实验电路正弦波函数发生器实验电路vo1+12V13124R320k12V47k10kR22R110k1RP2R45.1k100

41、k76R510kA1A294C110FSC21F+12Vvo210C3470FRP347kC4470FRB16.8kT1RC110k+12VRC210kC6*0.1FC5470Fvo3RB2T26.8k100RP4RE2100RE32kT3T4RE42kR8kBG31912VA74712A7471212VRP1A1A2*+图图3.4.9 三角波三角波方波方波正弦波函数发生器实验电路正弦波函数发生器实验电路此处引脚标号为此处引脚标号为uA747芯芯片的，而实验中用片的，而实验中用741芯芯片，引脚号不同，插板片，引脚号不同，插板时一定要留意。时一定要留意。2计算元件参数比较器比较器A1与积分器与积分器A2的元件参数计算如下：的元件参数计算如下： 由式由式(3-4-8)得得 当当1Hzf10Hz时，取时，取C2=10F，R4=5.1k ，RP2=100k ； 当当 10Hzf100Hz时，取时，