模电自主设计实验.docx

学号： 姓名： 班级： 座位号： 实验日期： 2014.5.23 教师签字： 模拟电子技术基础自主设计实验 幅度频率可调方波—三角波—正弦波函数发生电路 实验目的 熟悉集成运算放大器的特性； 锻炼电路设计能力； 设计多个模块并进行组合，实现预期电路目的。理等(新 总体设计方案或技术路线 本实验通过集成运算放大器ua741组成方波-三角波-正弦波函数发生器电路。先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过二阶有源低通滤波器产生正弦波。 1.方波-三角波的产生原理 由模电知识我们知道，运算放大器u1，R1，R4,R5及稳压管构成电压比较器，方波可通过此电路产生。矩形波经积分电路会得到良好的三角波，所以本设计采用前置矩形波发生电路，然后对所得到的矩形波进行积分电路积分，最后输出三角波。而改变矩形波频率，则三角波频率也会随之改变。 2.三角波-正弦波的产生 将三角波展开为傅立叶级数可知，它含有基波和3次、5次等奇次谐波，因此通过低通滤波器取出基波，滤除高次谐波，即可将三角波转换成正弦波。这种法适用于固定频率或频率变化范围很小的场合。 3.实验指标： a.频率范围 1—2500Hz b. 方波U0PP114.1V、三角波U0PP27.0V、正弦波UOPP313.1V 3.实验电路图 实验中使用器材参数： R1=2k， R4=200K, R5=R6=100K, R8(最大)=100k R3=R7=R9=5.1K, R10=R11=47K, C1=C2=C3=0.1μF 4. 仪器设备名称、型号 EEL模拟数字实验箱； 双通道数字示波器Agilent DSO-X2002A； 直流稳压电源RIGOL 万用表Agilent U1241B 芯片ua741 3只 5.理论分析或仿真分析结果 1.R8达到最大，R2为50KΩ时的波形图。 2.保持R8不变，调节R2到25KΩ时方波、三角波、正弦波的变化。 3.保持R2不变，改变R8阻值到80KΩ时的波形。 电路能够发出1234567i八个音符，也可以是一个音阶，且音长由弹奏者自由控制。 6.详细实验步骤及实验结果数据记录 1.按照实验电路图在电路实验箱上搭好电路。 2.将电位器R2,R8达到最大，将电容C2接入电路，用示波器观察U0PP1、U0PP2、UOPP3波形，记录下波形的数据。 3．将电容C2断开，将电容C1接入电路相应的位置，用示波器观察U0PP1、U0PP2、UOPP3相应的波形，再调节电位器R2到不同的阻值，将方波、三角波、正弦波的相应幅度和频率记入下列表格中。 单位：电阻 KΩ， 周期 ms， 电压 V 电阻R2 40 30 20 10 方波 T=7.949 U=13.773 T=6.068 U=13.768 T=4.274 U=13.761 T=2.308 U=13.735 三角波 T=7.949 U=6.906 T=6.068 U=6.775 T=4.274 U=6.542 T=2.308 U=6.983 正弦波 T=8.034 U=13.258 T=6.125 U=13.285 T=4.188 U=13.258 T=2.237 U=5.984 调节电位器R8到任意位置，用示波器观察U0PP1、U0PP2、UOPP3波形，记录不同阻值时方波、三角波、正弦波的频率和幅度变化。 单位：电阻 KΩ， 周期 ms， 电压 V 电阻R8 80 60 40 20 方波 T=8.120 U=13.769 T=8.034 U=13.773 T=8.032 U=13.767 T=7.949 U=13.772 三角波 T=8.120 U=6.919 T=8.034 U=6.917 T=8.032 U=6.907 T=7.949 U=6.771 正弦波 T=8.171 U=17.264 T=8.191 U=16.707 T=8.120 U=11.138 T=8.013 U=4.271 7．实验结论 （1）实验中所测的波形完好，实验数据与理论值符合。 （2）当调节电位器R2,时，可实现方波、三角波、正弦波的频率连续变化，且发现R2在0-30KΩ时，频率变化更加明显。 （3）当调节电位器R8时，可发现正弦波的频率成线性连续变化，其他的频率和幅度几乎不发生改变。 8.实验中出现的问题及解决对策 实验中产生的方波偶尔会出现不稳定的状态，另外当频率过高时，超过1500HZ时