波形产生实验报告

电子制作（自动化10级）波形产生电路模块学生姓名学号院系工学院电气与信息工程系指导教师填写日期2012-07-04目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"实验目的1\o"CurrentDocument"实验元器件1\o"CurrentDocument"实验原理与参考电路2\o"CurrentDocument"RC文氏电桥振荡器2\o"CurrentDocument"电压比较器3\o"CurrentDocument"方波-三角波发生器4\o"CurrentDocument"实验内容及数据分析4\o"CurrentDocument"实验结论6\o"CurrentDocument"实验心得9\o"CurrentDocument"附录10\o"CurrentDocument"实验板实物图10电子制作实验报告实验目的掌握由集成运算放大器构成的RC桥式振荡电路的工作原理、振荡频率和输出幅度的测量方法。研究负反馈强弱对振荡波形的影响。学习用示波器测量正弦波的振荡频率。开环幅频特性和相频特性的方法。进一步熟悉集成预算放大器在震荡电路方面的应用。通过对运算放大器构成的比较器、方波-三角波发生器电路的实验研究，熟悉集成运算放大器非线性应用的特点及基本电路的调试方法。观察方波-三角波发生器的波形、幅值和频率。了解锯齿波发生器的工作原理。实验元器件下表为本实验涉及的元器件：表格1实验元器件元器件名称型号及规格数量集成运算放大器LM3242片二极管IN41482只IN40073只稳压管2CW72只电位器旋钮100KQ1只单圈电位器1只电容0.1uf4只0.03uf/25V(333)2只0.047uf/25V(473)1只10uf/25V14只电阻51Q,3.3KQ,5.1KQ,10KQ,20KQ各1只5.1KQ,10KQ,18KQ各2只测试插座（铆针）10只三角测试针10只波形发生器PCB板1块

三・实验原理与参考电路1.RC文氏电桥振荡器RC文氏电桥正弦波振荡器电路如图1所示。图中R、C为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。其余部分是带有负反馈的同相放大电路，R1、R2、R构成负反馈网络，调节R可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大图1RC图1RC文氏电桥振荡器件。图中二极管D1、D2的作用是有利于正弦波的起振和稳定输出幅度，改善输出波形个。当输出电压u的幅值很小时，D、D开路，等效电阻R较大，A=V/V=（R+R）/R较大，有利于12/vf0p1/1起振；而当输出电压V的幅值较大时，二极管D1、D2导通，R减小，A^随之下降，V幅值趋于稳定。(D1、D为2AP7，C=0.033uf，R2=10KQ，R=100KQ，R1=18KQ，R=5.1KO)R、C串、并联选频网络中，设并联阻抗为Z1，串联阻抗为Z2，振荡角频率w=—Z=R+Z=R+-^~2jwC(1.1)正反馈系数为(1.2)当W=W时，反馈系数的幅值为最大相角为因此，可画出串、并联选频网络的幅频特性和相幅频特性曲线如图2所示。由图1可知，在W=w=-L时，经R、oRCC串、并联选频网络反馈到运算放大器同相输入端的电压V与输出电压vo同相，满足自激振荡的相位条件。如果此时负反馈放大电路的增益大于3，则满足AF>1的起振条件。电路起振后，经VfV反馈，输出电压幅度越来越大，最后受电图2R、C串、并联选频网络的频率特性路中器件的非线性限制，振荡幅度自动稳定下来，放大电路的增益由Af>3过渡到Af=3，达到幅值平衡状态。2.电压比较器同相输入电压比较器实验电路如图3所示。由图有(V-V)DV=V-RTRTRi12电路翻转时，VN=V=0（2.1）即得（2.2）图3电压比较器3.方波-三角波发生器由电压比较器和积分器构成的方波-三角波发生器实验电路图如图4所示。积分电路的输出电压v反馈至电压比较器的输o2入端，形成闭环，使电路产生器图4方波-三角波发生器自激振荡。由于采用了积分电路，使方波-三角波发生器的性能大为改善，不仅得到的三角波性度比较理想，且振荡频率和幅值也便于调节。（图中A、A为12uA741或LM324，D、D为2CW7，R.=10KQ,R=20KQ,R3=3.3KQ,R=5.1KQC=0.047uf)电路中，输出方波的幅值由稳压二极管决定，被限制在±^之间，三角波的幅值V2―牛」RV22因v2由0上升到V2所需时间为1/4T，故（3.1）V=RV=1jT/4。=

o2mRzC0R4RC

2如果要维持三角波的幅值不变，则R「R2之比值应固定。（3.2）三角波和方波的振荡频率相同，其值为f_i_-R-0T4RrC1改变R或C的值，可改变三角波的频率。（3.3）四.实验内容及数据分析RC文氏电桥振荡器组装电路按图1所示电路接线（电源电压为12V）,检查无误后接通电源。观察输出波形将示波器接在振荡电路的输出端，观察.的波形。适当调节电位器Rp，使电路产生振荡。观察负反馈强弱（即Avf大小）对输出波形.的影响。测输出电压峰一峰值和f0在*波形基本不失真时，分别测出输出电压的峰一峰值和振荡频率f0。测量开环幅频特性和相频特性所谓开环，就是将图1中的正反馈网络（例如在a点）断开，使之成为选频放大器。（1）幅相特性在图1中（a点断开）从1、2两点间输入信号V12（为了保持放大器工作状态不变，V12的大小应保持和步骤3测得的输出电压峰一峰值相同）。改变输入信号V12的频率（保持V12大小不变），分别测量相应的输出电压峰一峰值，并记入表2中。（2）相频特性在图1中（a点断开），输入一信号、2，改变输入信号、2的频率，观测V0与、2的相位差，记入表2中。表2V12p-=20.0V保持不变输入信号V12的频率/Hz5070100200700f012005000700010000输出电压峰一峰值/V4.085.286.9612.220.020.020.010.88.26.16V0、V12间的相位差/度-28080-28857100-4-57294-72方波和三角波产生电路按图3组装电路（电源电压为12V）,输入电压峰一峰值为10V、f=500Hz的正弦波，用双线示波器观测*、气波形，做出匕与气之间的电压传输特性曲线。按图4所示电路接线，将示波器的CH1和CH2分别接到实验电路的输出端V01和匕2，观察它们的波形，测量它们的幅值、周期（频率）以及匕1的上升时间和下降时间等参数。把实验结果记入表2中表3幅值/V周期/ms频率/Hz上升时间下降时间匕1141.140877<16ps<16psV026.81.140877五.实验结论RC文氏振荡电路1.输出波形不失真时

输出波形失真时2.&容易当波形基本不失真时，电压的峰峰值为20V，其振荡频率为900Hz。2.&容易输入信号的频率为f0时，其峰峰值最大，当频率往f0两侧递减时，峰峰值也递减。方波和三角波产生电路4.V01，V02的波形图:5.由实验数据可画出：Vi与Vo的电压传输特性曲线，如图5所示:图5Vi与Vo的电压传输特性曲线理论上的电压传输特性曲线如图6.V01为方波，匕2为三角波，前者的幅值为后者的2倍，两者的周期相同，匕］的上升时间和下降时间都很小，六.实验心得这次实验与以往的实验的有所不同，这次实验的模板由我们自己制作。前期的焊电路板让我再次体会到虽元器件少、简单，但是也必须细心仔细，防止出现虚焊。在半天的时间里我焊完了电路板，在接下来的调试中，都很顺利。故电路板算是一次成功，这让我很开心。接着是和同组的人测量实验数据，我们分工明确，一人记数据及改变信号发生器的输入信号，一人负责电路板的接线。从中出现的一些实验数据