实验七 方波－三角波发生器设计与研究(设计性实验)-指导书.doc

实验七 方波－三角波发生器设计与研究(设计性实验) 一 实验目的 (1) 掌握方波—三角波产生电路的设计方法及工作原理。 (2) 了解集成运算放大器的波形变换及非线性应用。 二 设计要求 1.设计一个用集成运算放大器构成的方波—三角波产生电路。指标要求如下： ① 方波： f=500Hz，相对误差±5％；脉冲幅度：±（5～5.5）V ② 三角波：f=500Hz，相对误差±5％；幅度：2～2.5V 2.根据指标要求和实验室提供的元器件，确定电路方案，计算并选取电路的元件参数。 3.调试所设计的电路，使之满足指标要求，并记录输出波形的幅度和频率。 三 实验器材 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 实验台 SL-162 1台 2 双踪示波器 0～20M 1台 3 数字万用表 1只 4 集成运算放大器 μA741 2片 5 电位器 1k、10k、100k、47k 若干 6 电阻 1k、2k、100k、10k 若干 7 电容 0.1μF、0.01μF、10μF、0.033μF 各1个 8 稳压管 2CW53 2个 连接导线 若干 设计提示： 常用的方波—三角波产生电路 图7.1 常用的方波—三角波产生电路 图7.1所示是由集成运算放大器组成的一种常用的方波—三角波产生电路。图中运算放大器A1与电阻R1、R2构成同相输入施密特触发器（即迟滞比较器）。运算放大器A2与RC构成积分电路，二者形成闭合回路。由于电容C的密勒效应，在A2的输出端得到线性较好的三角波。为方波；为三角波。 该电路的有关计算公式为： 振荡周期： （7.4） 输出方波uO1的幅度： （7.5） 输出三角波uO2的幅度： （7.6） 元件参数确定与元件选择 ① 选择集成运算放大器 由于方波的前后沿与用作开关器件的A1的转换速率SR有关，因此当输出方波的重复频率较高时，集成运算放大器A1应选用高速运算放大器，一般要求选用通用型运放即可。集成运算放大器A2的选择原则是：为了减小积分误差，应选用输入失调参数小，开环增益高、输入电阻高、开环带宽较宽的运算放大器。 ② 选择稳压二极管DZ 稳压二极管DZ的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选择稳压管的稳定电压VZ。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压管。R3为稳压管的限流电阻，其值由所选用的稳压管的稳定电流决定。 ③ 确定正反馈回路电阻R1与R2 图7.1所示电路中，R1与R2的比值决定了运算放大器A1的触发翻转电平（即上、下门槛电压），也就是决定了三角波的输出幅度。因此根据设计所要求的三角波输出幅度，由式式（7.6）可以确定R1与R2的阻值。 ④ 确定积分时间常数RC 积分元件R、C的参数值应根据方波和三角波所要求的频率来确定。当正反馈回路电阻R1与R2的阻值确定之后，再选取电容C值，由式（7.4）求得R。 四. 实验内容与步骤 （1）按指标要求设计电路，选择元器件参数，尽量选择标准阻值的电阻。（简要写出设计过程）。 （2）按设计电路图连线。 (3) 用示波器观察uO1、uO2波形,并记录填入下表中。 波形 uOp-p/V f/Hz uO1 uO2 五. 实验总结与分析 实验报告要求： ① 设计电路图。 ② 元件参数的确定和元器件的选择。 ③ 记录并整理实验数据，画出输出电压uO的波形（标出幅值、周期、相位关系），分析实验结果，得出相应结论。 ④ 将实验得到的振荡频率、输出电压的幅值分别与理论计算值进行比较，分析产生误差的原因。 1