波形发生电路 （10页）.docVIP

实验十 波形发生电路 一、实验目的： 掌握波形发生电路的结构特点和分析、计算、测试方法。 熟悉波形发生器的设计方法。 实验仪器： 双踪示波器信号发生器数字万用表交流毫伏表、直流电源实验原理及测量方法： 非正弦波产生电路，一般由电子开关（电压比较强），外加反馈网络构成闭环电路形成。常用的波形发生电路有方波、三角波、锯齿波发生器等。 1、方波发生器 电路如图1所示，集成运放和电阻R2、R3、R4构成滞回电压比较器，作为电子开关使用，R1、C相串联作为具有延迟作用的反馈网络，整个电路是一个闭环电路。设电路刚加电时，Uc=0，且滞回比较器的输出电压为Uz，则集成运放同相输入端此时的电位为 而同时Uz通过R1向C充电，Uc由零逐渐上升，当Uc时，Uo从Uz跳变为-Uz，则 同时，电容C通过R1放电，使Uc逐渐下降，小于时，Uo又跳变为Uz，回到初始状态，如此周而复始，产生振荡，输出方波。 该方波发生器输出的方波振荡周期 占空比可调的矩形波发生电路 通常将矩形波高电平的时间与周期时间之比称为占空比。方波的占空比为50%。如果需要产生占空比小于或大于50%的矩形波，则应设法使方波发生电路中电容的充电时间常数与放电时间常数不相等。图2电路中利用二极管的单向导电性可以构成占空比可调的矩形波发生电路。 占空比可调的矩形波发生电路该电路发生的矩形波振荡周期 占空比 调节电位器Rw可使输出矩形波的占空比变化。 三角波发生电路 上述方波发生器中Uc的波形近似三角形，但其线性度比较差。图3电路可以产生线性度比较高的三角波，它包含两部分电路，前一部分为滞回电压比较器，后一部分为积分电路。 三角波发生电路设电路刚加电时，电容两端的电压等于0。 若Uo1=Uz，则积分电路中的电容充电，Uo按线性规律下降，当Uo下降到零以后再下降到一定程度，使A1的U+略低于时，则Uo1从+Uz跳变为-Uz，同时U+也跳变到更低的值（比零低很多）。在Uo1变为-Uz后，电容放电，Uo按线性规律逐渐上升，当Uo上升到一定程度，使A1的略大于0时，Uo1又从-Uz变回Uz，使电路回到初始状态。如此周而复始，产生振荡，电路产生三角波。 周期 振荡幅度 锯齿波发生电路 锯齿波与三角波的区别是，后者上升和下降的斜率相等，而前者上升和下降的斜率不相等（通常相差很多）。因此，只要使三角波产生电路中的电容的充电与放电回路不同，便可以得到锯齿波发生电路。参照实验电路图4。 四、实验内容 方波发生电路 ①按图连接电路，检查无误后，连接电源。 ②调整电位器Rp，输出波形从无到有，用示波器观察Uc、Uo波形，测量频率。 ③分别测出，时，输出波形的频率，输出幅值。 ④调节电位器Rp，使输出电压Uo的输出幅值最大且不失真，用毫伏表测量电压Uo反馈电压和，分别研究振荡的幅值条件。 占空比可调的矩形波发生电路 ①按图连接电路，检查无误后，连接电源。 ②调整电位器Rp，使电路产生的波形从无到有，并用示波器观察Uc、Uo波形的幅度及频率变化情况。把Rw的动点调节到最上、最下位置，测出频率范围，记录之。 ③将电位器Rp调节至中心位置，将一只稳压管短接，观察Uo的波形，分析二极管的限幅作用。 ④若要使占空比更大，应如何选择电路参数并用实验验证。 三角波发生电路 ①按图连接电路，检查无误后，连接电源。 ②改变Rp，用示波器观察频率如何变化？按预习方案分别实验并记录。 锯齿波发生电路 ①按图连接电路，检查无误后，连接电源。 ②将电位器Rp调至最上、最下（要求有波形输出）位置，测量频率变化范围。 五、实验结果及分析 1、方波发生电路 ①电路连接如图1所示 ②调整电位器Rp，用示波器观察Uc、Uo波形如下所示： 测量Uc、Uo的频率：f=47.57Hz 图1所示电路由反向输入的滞回比较器和RC电路组成，RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充放电实现状态的自动转换。在电路中电容正向充电和反向充电的时间常数均为R1C，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内Uo=+Uz的时间与Uo=-Uz的时间相等，Uo为对称的方波。 ③当时，其输出波形如下： 实验结果：频率f=360.5Hz，输出幅值Uo=6.22V 仿真结果：频率f=418.8Hz，输出幅值Uo=6.024V 当时， 实验结果：频率f=36.06Hz，输出幅值Uo=6.81V 仿真结果：频率f=41.13Hz，输出幅值Uo=6.526V 由以上波形和数据可知：在到变化时，输出波形的输出幅值有微小的变化，其频率明显减小。因为输出电压，而，在R1变化时，输出电压不受其影响，其周期随R1变大而变大，则频率随R1变大而减小。 ④调节电位器Rp，使输出电压Uo的输出幅值最大且不失真，其输出波形如下： 实验结果：电压Uo=7.39V，反馈电压