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波形发生电路实验报告
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一、实验目的
1. 掌握由集成运放构成的正弦波振荡电路的原理与设计方法。
2. 学****电压比较器的组成及电压传输特性的测试方法。
3. 掌握由集成运放构成的矩形波和三角波振荡电路的原理与设计方法。

二、实验内容
1. 正弦波发生电路
(1)实验参考电路见图 1。


(2)缓慢调节电位器 RW,观察电路输出波形的变化,完成以下测试:
① RW 为 0Ω时的 uO 的波形;
②调整 RW 使电路刚好起振,记录 uO 的幅值、频率及 RW 的阻值;
③调整 RW 使输出为不失真的正弦波且幅值最大,记录 uO 幅值、频率及 RW 的阻值;
④将两个二极管断开,观察 RW 从小到大变化时输出波形的变化情况。

2. 方波- 三角波发生电路
(1)实验参考电路见图 2。


(2)测试滞回比较电路的电压传输特性
将图 2 电路的第一级改造为滞回比较电路,在输入端输入合适的测试信号,用示波器
X-Y 模式观测电压传输特性曲线并记录阈值电压和 uO1 的幅值。
1
(3)测量图 2 电路 uO1、uO2 波形的幅值、周期及 uO1 波形的上升和下降时间。

- 锯齿波发生电路
修改电路图 2,使之成为矩形波- 锯齿波发生电路。要求锯齿波的逆程(电压下降)时
间大约是正程时间的 20%,记录 uO1、uO2 的幅值、周期。

三、实验要求
1. 实验课上搭建硬件电路,记录各项测试数据。
2. 完成正弦波电路的实验后在面包板上保留其电路,并使其输出电压 Uo 在 1-3V 范围内连
续可调。

四、预****计算

𝑅+𝑅
起振条件为|A|略大于 3,刚起振时幅值较小,认为二极管还未导通,即 4 𝑊+ 1略大
𝑅2
于 3,即 RW 略大于 10kΩ时刚好起振,随着 RW 的增大,振幅会增大,当 RW 过大时波形会出
现失真。
1
振荡频率由 RC 串并联选频网络决定,𝑓0 = ≈ 𝐻𝑧
2𝜋𝑅1𝐶1

- 三角波发生电路
𝑅2
滞回比较器的阈值电压±𝑈𝑇= ± 𝑈𝑍= ±𝑉,测试滞回比较电路时将 R2 与运放 A2 的
𝑅1
输出端断开,改接输入信号(三角波为宜)。
方波(uO1)的幅值为 UZ=,三角波(uO2)的幅值为 UT=。
1 𝑇
𝑈𝑇= −(−𝑈𝑍) −𝑈𝑇
𝑅4𝐶 2
𝑅2
𝑈𝑇= 𝑈𝑍
𝑅1
4𝑅2𝑅4𝐶
解得:T = = 𝑚𝑠,即 uO1 和 uO2 的周期为 。
𝑅1

- 锯齿波发生电路
只需让电容充放电回路的时间常数不一样即可。电路原理图如下:
2
VEE
C1
-12V
VEE
µF
11 U1A
0 11
2 R3 R4 D4 U2A
2 3 1 4
1 2
3 2kΩ 1
7 4 LF347N D3 3
R6 8 6
R1 4 LF347N
20kΩ
20kΩ DIODE_VIRTUALR5
20kΩ
D1
R2 VCC V
10kΩ
D2
V
0
VCC
12V
5
关于参数选择:理论上需要 R4=20%R6,结合元件盒中的元器件,最终选择 R4 为 ,
这样理论上逆程时间为正程时间的 18%,实测结果要好于理论值。

五、电路仿真

XSC1
R3 C2
3 Ext Trig
VCC +
15kΩ µF _
12V A B
VCC + _ + _
4 U1A
4 3
1
2
R1 C1 2 VEE
15kΩ µF 11 LF347N-12V
VEE R4 D2 D1
10kΩ DIODE_VIRTUALDIODE_VIRTUAL
7
0
R2 1
10kΩ
R5
0 47kΩ 78%
Key=A

3
刚起振时 RW 为 ,正弦波幅值为 ,频率为 1/=


输出为不失真的正弦波且幅值最大时 RW 为 kΩ,正弦波幅值为 ,频
率为 1/=
4