波形变换与产生电路剖析.ppt

波形变换与产生电路 一、实验目的 1．理解由集成运算放大器组成的比较器的工作原理， 2．加深理解由集成运放组成的各种波形发生器的工作原理， 3．掌握各种波形发生器的电路构成及特点，学习自行设计和调测的方法。 二、实验仪器：  图2、滞回比较器模拟电路图 图3、滞回比较器模输入输出模拟结果（红线为输入曲线，蓝线为输出曲线） 工作原理 电路接通电源瞬时，电路的输出为正向限幅还是负向限幅纯属偶然，设输出处于正向限幅，即VO=VZ时，则电容C充电，其上电压VC按指数规律上升，当VC上升到等于 时，运放的输出翻转为负向限幅，VO=--VZ。若输出处于负向限幅，即VO=--VZ时，则电容C放电，其上电压VC按指数规律下降，当VC下降到等于 时，运放的输出又翻转为正向限幅，如此循环不已，形成方波输出电压，波形图见图4（b）所示。 由分析可知，输出方波的周期为 图5、方波发生器模拟电路图 4．三角波发生器 由一个同相输入滞回比较器和一个积分器构成。滞回比较器的输出作为积分器的输入，积分器的输出（即三角形发生器的输出）作为滞回比较器的输入。 5．正弦波信号发生器 由运放构成的RC桥式振荡电路，它是由选频网络（为RC串并联网络，它兼作正反馈网络）和同相输入比例放大器组成。 思考题 1．反相输入滞回比较器与同相输入滞回比较器的传输特性曲线有何不同？ 2．试推导方波发生器，三角波发生器振荡周期公式。 3．正弦波发生器中，集成运放的两个输入端是否应等电位，运放工作在线性区还是非线性区？ * * FLUKE 15B 数字万用表 GW GVT-427B 交流毫伏表 GW Gos-630fc 模拟示波器（选用） 普源光电DS5042 数字示波器 台湾固伟GFG-8219A 交流信号源 石家庄瑞特RTMD-2 模拟电路箱 现有型号 设备名称 － ＋ ＋ V－ V+ Vo ? Ao ＋ － V－ V+ Vo ∞ 741 7 6 1 4 3 2 5 8 1 2 3 4 8 7 6 5 ＋ － 2—反相输入端 3—同相输入端 6—输出端 7—正电源端 4—负电源端 1、5—接调零电位器 8—闲置端（NC） 1 2 3 4 UA741 8 7 6 5 1、集成运算放大器的结构和实验连线方法 三、实验原理： 调零电路图 2、 比较器 门限电压不为零的比较器 电压传输特性 输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。 比较器可以实现波形的变换 图1、具有限幅的滞回比较器 若为了使输出电压的幅度被限制在，可采用双向稳压管Dz，电路如图1所示，图中R是稳压管的限流电阻 门限电压及回差电压 3、方波发生器： 图4 （a)方波发生器电路 (b)波形图 图6、方波发生器模拟输出曲线 图7 （a）三角波发生器电路图 ( b) 波形图 工作原理： 电源接通时， ，则线性下降，当下降到 时，运放A1输出翻转，变为 ；当 ，则VO2线性增长，当VO2增长到 时，运放A1再次输出翻转，变为VO1 = VZ。这样反复不已 三角波的峰值： 三角波的周期： 图8、三角波发生器模拟电路图 图9、三角波发生器电路模拟输出曲线（红线为二级输出） 图10、正弦波信号发生器 工作原理： 振荡频率： 在频率f0 下，正反馈网络的反馈系数 ，只有 时，才能满足振荡的振幅平衡条件 因此应 为了使电路起振应使AF略大于1，即应Rf 略大于2R1，这可由调节RP来实现。 电路中采用二极管来实现稳幅作用，由于起振时输出电压幅度较小，尚不足以使二极管导通，此时 ，而后随着输出幅度增加，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直至 时振荡稳定。二极管两端并联电阻R2用于适当削弱二极管的非线性影响，以改善输出波形。 反馈系数 RC串并联选频网络的选频特性 幅频响应 又 且令 则 相频响应 图11.选频网络 图12、RC正弦波发生器模拟电路图 图13、RC正弦波发生器模拟电路输出结果