實驗九集成發(fā)生器工學(xué)設(shè)計

1、. 南昌大學(xué)實驗報告實驗九 集成運算放大器的基本應(yīng)用波形發(fā)生器一、實驗?zāi)康?、 學(xué)習(xí)用集成運放構(gòu)成正弦波、方波和三角波發(fā)生器。2、 學(xué)習(xí)波形發(fā)生器的調(diào)整和主要性能指標(biāo)的測試方法。二、實驗原理1、 RC橋式正弦波振蕩器（文氏電橋振蕩器）圖91為RC橋式正弦波振蕩器。其中RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，R1、R2、RW及二極管等元件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器RW，可以改變負(fù)反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個反向并聯(lián)二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來實現(xiàn)穩(wěn)幅。D1、D2采用硅管（溫度穩(wěn)定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對稱。R3的接入是為

2、了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。電路的振蕩頻率 起振的幅值條件 式中RfRWR2（R3 / rD），rD 二極管正向?qū)娮?。調(diào)整反饋電阻Rf（調(diào)RW），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強，應(yīng)適當(dāng)加大Rf。如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減小Rf。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或 R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換，而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細調(diào)。圖91 RC橋式正弦波振蕩器2、方波發(fā)生器由集成運放構(gòu)成的方波發(fā)生器和三角波發(fā)生器，一般均包括比較器和RC積分器兩大部分。圖9-2所示為由滯回比較器及簡單RC 積分電路組成的方波三角波發(fā)生器。它的特點是線路簡單，但三角波

3、的線性度較差。主要用于產(chǎn)生方波，或?qū)θ遣ㄒ蟛桓叩膱龊?。電路振蕩頻率式中R1R1'RW' R2R2'RW" 方波輸出幅值 Uom±UZ三角波輸出幅值調(diào)節(jié)電位器RW（即改變R2R1），可以改變振蕩頻率，但三角波的幅值也隨之變化。如要互不影響，則可通過改變Rf（或Cf）來實現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)節(jié)。圖92 方波發(fā)生器3、三角波和方波發(fā)生器如把滯回比較器和積分器首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，如圖93 所示，則比較器A1輸出的方波經(jīng)積分器A2積分可得到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動翻轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。圖94為方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖。由

4、于采用運放組成的積分電路，因此可實現(xiàn)恒流充電，使三角波線性大大改善。圖9-3 三角波、方波發(fā)生器電路振蕩頻率 方波幅值 Uom±UZ三角波幅值 調(diào)節(jié)RW可以改變振蕩頻率，改變比值可調(diào)節(jié)三角波的幅值。圖94方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖三、實驗設(shè)備與器件1、示波器 2、萬用表 3、集成運算放大器集成塊 4、實驗箱 四、實驗內(nèi)容1、 RC橋式正弦波振蕩器按圖91連接實驗電路。1) 接通±12V電源，調(diào)節(jié)電位器RW，使輸出波形從無到有，從正弦波到出現(xiàn)失真。描繪uO的波形，記下臨界起振、正弦波輸出及失真情況下的RW值，分析負(fù)反饋強弱對起振條件及輸出波形的影響。Rw(起振）=11.0k

5、 Rw（穩(wěn)定）=12.5k Rw（失真)=16.8k2) 調(diào)節(jié)電位器RW，使輸出電壓uO幅值最大且不失真，用交流毫伏表分別測量輸出電壓UO、反饋電壓U+和U-，分析研究振蕩的幅值條件。Uo=3.81V U+=1.26V U-=1.34V3) 用示波器或頻率計測量振蕩頻率fO，然后在選頻網(wǎng)絡(luò)的兩個電阻R上并聯(lián)同一阻值電阻，觀察記錄振蕩頻率的變化情況， 并與理論值進行比較。 Fo=149.5HZ4) 斷開二極管D1、D2，重復(fù)2)的內(nèi)容，將測試結(jié)果與2)進行比較，分析D1、D2的穩(wěn)幅作用。 Uo=3.85v U+=1.30v U-=1.38v2、方波發(fā)生器按圖92連接實驗電路。1)將電位器RW調(diào)至中心位置，用雙蹤示波器觀察并描繪方波uO及三角波uC的波形（注意對應(yīng)關(guān)系），測量其幅值及頻率，記錄之。2)改變RW動點的位置，觀察uO、uC幅值及頻率變化情況。把動點調(diào)至最上端和最下端，測出頻率范圍，記錄之。3)將RW恢復(fù)至中心位置，將一只穩(wěn)壓管短接，觀察uO波形，分析DZ的限幅作用。5、 實驗總結(jié)與心得本實驗波形發(fā)生器主要是用集成運算放大器產(chǎn)生正弦波、方波和三角波。我們通過連接電路測出數(shù)據(jù)畫出波形圖，驗證實驗。產(chǎn)生的正弦波不一定是很標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，方波和三角波也是一樣。正弦波電路圖上的電位器可以用100k代替10k的，示波器上觀察起振是誤差有點大，很難確定波形何時起振，失真也