波形产生电路实验报告.docx

波形产生电路
实验目的
1) 通过实验掌握由集成运放构成的正弦波振荡电路的原理和设计方法;
2) 通过实验掌握由集成运放构成的方波和三角波振荡电路的原理和设计方法;
3) 了解运放转换速率对振荡波形跳变沿的影响;
实验电路及实验原理
(1)、RC桥氏正弦振荡电路:
如下所示,其中为串并联选频网络,构成正反馈,以产生正弦自激振荡。负反馈网络,调节可改变负反馈的反馈系数,从而调节放大电路的电压增益,使之满足自激振荡的条件。二极管的作用是输出限幅,改善输出波形。

RC串并联选频网络的选频特性
如右图所示,令,
则反馈系数
由此得到当时F有最大值1/
起振条件与振荡频率
由知时相位条件满足,又F=1/3,且。故由幅度条件知调节使略大于2即可。
稳幅措施
当输出电压幅度较小,二极管截止,F由决定。当输出电压幅度增大到一定值时,二级管导通,其动态电阻与R4并联,使F加大,电压增益下降,从而维持输出电压幅度基本稳定。
(2)多谐振荡电路:
电路如下所示,运放和电阻等构成通向输入的滞回比较器,电阻和稳压管构成输出限幅电路。运放和构成积分电路。其输出电压反馈至滞回比较器的输入端,形成闭环,使电路产生自激振荡。滞回比较器的输出为方波,积分电路的输出为三角波。

电路的工作原理:电路的第一级为同向输入滞回比较器,第二级的输出作为第一级的输入。由
且及令得到即为第二级输出电压的幅值。由于为方波且第二级为反向积分电路,故为三角波。幅度由上确定。
推导、的周期和幅度的计算公式:
由第二级输入输出关系:得到
周期。而幅度的计算公式见上,最后得到
实验任务
(1)、正弦振荡电路:
测出下面情况时的的波形,电源电压为±12V:
RW为0Ω;
调整RW使正好起振,用示波器测出VO的频率和峰值。测出RW的阻值,分析电路的振荡条件;
继续调节RW,使VO为不失真的正弦波且幅值最大,用示波器测出VO的频率和峰值,测得RW阻值;
将两个二极管断开,观察当RW从小到大变化时输出波形是如何变化的。
(2)、多谐振荡电路:
电源电压为±12V,观测波形vo1、vo2的幅度、周期以及的上升时间和下降时间的参数
对电路参数进行修改,使之变成矩形波河锯齿波振荡电路,即vo1为矩形波,vo2为锯齿波。要求锯齿波的逆程时间大约是正程时间的20%,观测vo1、vo2的波形,记录它们的幅度、周期等参数
预****计算及准备
、vo2的波形的周期、幅度,以备于实验值作比较。
由图中参数可知:
。
任务一仿真值:


T/s
上升时间
下降时间






提高要求电路图:
理论估算
任务一:
Rw为0时,,电路不起振。故输出应为0
输出电压频率为;
刚刚起振时的
任务二:、vo2的波形的周期、幅度,以备于实验值作比较。
由图中参数可知:
对应频率为
提高要求:
1. 对电路参数进行修改,使之变成矩形波河锯齿波振荡电路
由
得到,同理得到。则
而由得到
:
实验电路如右图。
由此电路可知,输出幅度(由于仿真中的稳压管不理想,实际为±6V)为12V,而
数据分析与处理
基本要求任务一:
实验数据与理论、仿真结果的比较:
时的波形:
据实验观察,无输出波形,仅显示扫描线;
与理论分析及仿真结果相符。
刚刚起振时:
实验值
理论值
误差

%

%

实验值
仿真值
误差

%

%


%
误差分析:由以上两表可知,、的实验值与理论值及仿真值的误差相对较小;但一项与仿真值的误差很大。这主要是实验时起振点很难判断。开始时示波器电压垂直灵敏度太小,大概在5就有模糊的正弦波。但这种微小的模糊的波形并不满足实际中起振的条件,也不稳定。后来将灵敏度稍微调大到2V/div时,在增大为某一值时就看到波形突然产生且很稳定。但每次调节时因为手劲大小不同起振点并不固定,因而很不准确。但由以上数据我们还是可以分析出在实验中大于仿真值,但输出波形的幅度却小于仿真值。这也说明了实验中的某些元件的参数,特别是运放,与仿真软件中的元件参数可能还是有一定差别。
为不失真的正弦波且输出幅度最大: