压控振荡器-哈工大选修课-电子设计实践-作业

1、压控波形发生电路的设计1100100104 1100100303 1.实验目的了解压控振荡器的工作原理了解三角波及方波的产生方法2. 仪器设备名称、型号运算放大器au741 一片运算放大器lm324 一片二极管1N4007 两个0.1uF电容 一个10k可变电阻 一个100k可变电阻 一个双向稳压二极管 一个直流电源 一台示波器 一台电阻若干3.实验电路图图（1）实验所用电路图4.理论分析电路中第一个运算放大器U1A为电压跟随器，起到电路与前级输入隔离的作用。第二个运算放大器U1B为反相比例运算电路，其放大系数为-1倍，将输入信号反相，反相后的信号与A处分离出来的连接到二极管D2阴极的信号组成

2、一对相位相反的信号。第三个运算放大器U1C为积分电路，将B处的输入直流信号进行积分转换为三角波输出，输出的三角波将用于控制频率以及产生方波。第四个运算放大器U1D为滞回比较器，根据输入三角波信号的变化将周期性反转输出电平，其反转频率取决于积分器输出三角波上升速率，是实现压控振荡的关键环节。第五个运算放大器为电压比较器，用于将三角波转换为可控占空比的方波信号。电路工作的原理分析如下：电路的输入电压控制信号幅度远小于运算放大器的工作电压幅值且对地为正值，假设起始时刻D点输出为高电平，则二极管D1截止，二极管D2导通，故此时B点电压被钳制为，其中为二极管的正向压降。此时电容的充电电流方向为由B流向C

3、，积分器的输出为三角波的下降部分。经分析可得滞回比较器的门限电压为，当积分器的输出小于下限门限电压时，滞回比较器发生反转，输出小于0V的低电平，此时二极管D1导通，D2截止，B点电位被钳制在，电容充电电流方向为由C流向B，积分器输出为三角波的上升部分，当上升到滞回比较器的上限门限电压时，滞回比较器的输出再次反转为高电平，重复第一种情况。依次不断循环，从而实现了震荡。由于充电电流的大小受到输入电压的控制，故可以推得积分器的输出电压与输入电压的关系为,当输入电压越高时，两次达到滞回比较器门限电压的时间也就越短，震荡频率越高。实际上D点的输出电压也近似为方波，但为了得到占空比可调的方波输出，使用运算

4、放大器741构成电压比较器输出方波。5.仿真结果图（2） 控制电压1V，占空比调节电阻位于50%时的波形图（3） 控制电压3V，占空比调节电阻位于50%时的波形 图（4）控制电压3V，占空比调节电阻位于80%时的波形6.实物图图（5）实物图7.实验结果及数据记录(1)用万用表测试可变电阻R7和R9的阻值，调节使其可变端阻值为全部阻值的一半。观察741运放输出的方波波形和C点的输出的三角波的波形。实验结果如图（6）所示。图（6） R9为全阻值一半时的输出波形(2)调整可变电阻R9的阻值，分别观察R9的阻值大于和小于R9全部阻值一半时的741和C点的输出波形，结果如图（7）至图（8）所示。图（7）

5、R9调整后的输出波形图（8）R9调向另一侧后的输出波形(3)在适当范围内调节输入电压电压，并测量输出方波波形的频率,根据所测数据绘制f-u曲线。以下为改变Ui后的波形，图（9）至图（11）分别为输入电压为0.5V、3.0V和4.5V时所对应的波形，通道二（绿色）代表输入电压。图（9）Ui=0.5V时波形图（10）Ui=3.0V时波形图（11）Ui=4.5V时波形电压/V0.51.01.52.02.53.03.54.04.5频率/Hz34.851.767.384.4100.0116.2132.8147.1163.0表（1）f-Ui数据记录表图（12）f-Ui曲线8.实验结论1、由图（6）可看出电路按照预期设计产生了稳定的三角波和方波，说明电路基本工作正常。2、由图（7）和（8）可以看出当改变可调电阻R9时，输出方波的占空比发生了改变，表明电路占空比调节部分的工作正常，可以实现占空比的调节。3、由图（12）可得输出频率