波形產(chǎn)生和變換電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)電路和線路板五、預(yù)習(xí)要求及思考題四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及思考題波形產(chǎn)生和變換電路波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握運(yùn)放在開環(huán)、正反饋下的工作特點(diǎn)2．掌握比較器電路的工作原理

3．掌握方波、三角波和正弦波發(fā)生器的電路構(gòu)成及其工作原理

波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!二實(shí)驗(yàn)原理1．函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生方案對(duì)于函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生電路，有多種實(shí)現(xiàn)方案，如模擬電路實(shí)現(xiàn)方案、數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)方案(如DDS方式)、模數(shù)結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方案等。本實(shí)驗(yàn)的函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生電路采用全模擬電路的實(shí)現(xiàn)方案。本實(shí)驗(yàn)選用最常用的，線路比較簡(jiǎn)單的電路加以分析。如采用文氏電橋電路構(gòu)成正弦波發(fā)生器、采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩產(chǎn)生方波、采用積分電路產(chǎn)生三角波。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!圖4正向遲滯比較器圖5電壓傳輸特性（2）正向施密特觸發(fā)器所以正負(fù)向觸發(fā)電平分別為：因?yàn)殡娐贩D(zhuǎn)時(shí)：V+≈V-=0波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!4．方波和三角波發(fā)生器

圖6方波和三角波發(fā)生器電路RC積分器正向施密特觸發(fā)器構(gòu)成：由正向施密特觸發(fā)器和集成運(yùn)放組成的積分電路組成波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!A2構(gòu)成反相積分器

VO1為正時(shí)，VO2負(fù)向線性變化，當(dāng)VO2負(fù)向變化略低于

滯回比較器再次翻轉(zhuǎn)使VO1變?yōu)檎芏鴱?fù)始，產(chǎn)生方波和三角波，滯回比較器翻轉(zhuǎn)，VO1變?yōu)樨?fù)，VO2正向線性線性變化，當(dāng)VO2正向變化略高于，滯回比較器再次翻轉(zhuǎn)使VO1變?yōu)檎?，周而?fù)始，產(chǎn)生方波VO1和三角波VO2。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!(1)RC選頻振蕩器由以下兩部分電路組成：RC選頻網(wǎng)絡(luò)由運(yùn)算放大器構(gòu)成的同相放大器5．RC橋式正弦振蕩電路波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!

將RC選頻網(wǎng)絡(luò)和同相放大器按照右圖連接起來(lái)，調(diào)節(jié)電位器使得放大器的放大倍數(shù)等于3時(shí)，可以得到一個(gè)等幅的正弦振蕩。振蕩的頻率由RC選頻網(wǎng)絡(luò)確定。(3)RC選頻振蕩器波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!電路的振蕩頻率：起振的幅值條件：

為了維持振蕩輸出，必須讓

為了保證電路起振，RC橋式正弦振蕩電路

波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!三、實(shí)驗(yàn)電路和線路板1、線路板波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!（2）方波發(fā)生器波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!（4）正弦波發(fā)生器波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!注意：數(shù)字示波器DS5000X-Y顯示方式的使用方法波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!4．正弦波信號(hào)發(fā)生器（2）驗(yàn)證幅度平衡條件在輸出為穩(wěn)定的最大不失真正弦波情況下，測(cè)量v+（vf）、v-、vO，驗(yàn)證同相比例放大器放大倍數(shù)是否等于3（v+、v-、vO均為有效值，用交流毫伏表測(cè)量）。（1）適當(dāng)調(diào)節(jié)電位器RP，使電路產(chǎn)生振蕩，用示波器觀察輸出波形，應(yīng)為穩(wěn)定的最大不失真正弦波，測(cè)量輸出電壓的大小VOm（峰值），周期T，計(jì)算出振蕩頻率f，且與理論值相比較。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及思考題1.滯回比較器（1）列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出輸入、輸出波形和電壓傳輸特性，把實(shí)測(cè)門限電壓與理論值進(jìn)行比較，分析誤差原因。2．方波發(fā)生器（1）列出理論計(jì)算過(guò)程。（2）整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出方波的波形，并標(biāo)明時(shí)間和電壓幅值。把實(shí)測(cè)頻率與理論值進(jìn)行比較，分析誤差原因。3．三角波方波發(fā)生器（1）列出理論計(jì)算過(guò)程。（2）整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀察vO、vC的波形，將實(shí)驗(yàn)測(cè)量vO、vC的峰峰值VOPP、VCPP，振蕩周期T，頻率f，理論值相比較，分析誤差原因。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!圖1遲滯比較器圖3電壓傳輸特性2．滯回比較器（施密特觸發(fā)器）

（1）負(fù)向施密特觸發(fā)器圖2波形變換滯回比較器的電路圖如圖1所示，由于正反饋?zhàn)饔茫@種比較器的門限電壓是隨輸出電壓VO的變化而變化。正負(fù)向觸發(fā)電平分別為：波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!3．方波發(fā)生器

VC的波形用施密特觸發(fā)器的構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生方波輸出方波的周期為

波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!方波和三角波發(fā)生器的工作原理

A1構(gòu)成正滯回比較器，正負(fù)向觸發(fā)電平分別為：

當(dāng)V+＞0時(shí)A1輸出為正，即VO1=+Vz；當(dāng)V+＜0時(shí)，A1輸出為負(fù)即VO1=-Vz波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!三角波周期三角波的峰值波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!(2)RC選頻網(wǎng)絡(luò)RC選頻網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移電壓比及其頻率特性如下所示：該網(wǎng)絡(luò)具有帶通濾波特性，其中心頻率0=1/RC。當(dāng)=0時(shí)|H(j0)|=1/3,(0)=0。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!

在放大電路的負(fù)反饋回路里加入非線性元件D1，D2來(lái)自動(dòng)調(diào)整負(fù)反饋放大電路的增益，從而維持輸出電壓幅度的穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓的幅度較小時(shí)，電阻R2兩端的電壓低，二極管D1、D2截止，負(fù)反饋系數(shù)由R2、RP及R1決定；當(dāng)輸出電壓的幅度增加到一定程度時(shí)，二極管D1、D2在正負(fù)半周輪流工作，其動(dòng)態(tài)電阻與R4并聯(lián)，使負(fù)反饋系數(shù)加大，電壓增益下降。輸出電壓的幅度越大，二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，電壓增益也越小，輸出電壓的幅度保持基本穩(wěn)定。RC橋式正弦振蕩電路

(4)RC橋式正弦振蕩電路實(shí)用電路波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!

調(diào)整電阻RP（即改變了反饋Rf），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說(shuō)明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大Rf，如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減少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（粗調(diào)），而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。RC橋式正弦振蕩電路

波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!2、原理線路圖（1）滯回比較器波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!（3）方波發(fā)生器和三角發(fā)生器波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、滯回比較器（1）觀察輸入、輸出波形。輸入加正弦信號(hào)，頻率f=1kHZ，大小vi=2V（有效值），用雙蹤示波器同時(shí)觀察vi，vO的波形。（2）觀察、測(cè)量傳輸特性曲線。將示波器置于X-Y顯示方式，vi、vO分別從X、Y通道輸入。觀察傳輸特性曲線，測(cè)出傳輸特性曲線輸出電壓的上、下限幅值，輸入電壓的兩個(gè)門限電壓值。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!2、方波信號(hào)發(fā)生器

觀察vO、vC的波形，分別在R=10K、R=20K的情況下測(cè)量vO、vC的峰峰值VOPP、VCPP，振蕩周期T，頻率f，且和理論值相比較。注意：Rp逆時(shí)針旋到底(R=10K),Rp順時(shí)針旋到底(R=20K),3、三角波信號(hào)發(fā)生器用示波器觀察vO1、vO2的波形，測(cè)量三角波的峰峰值VO2m，周期T，且和理論值相比較。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!五、預(yù)習(xí)要求1、理解運(yùn)放在開環(huán)，正反饋下的基本特點(diǎn)。2、理解滯回比較器、方波、三角波和正弦波信號(hào)發(fā)生器的基本電路及其工原理。3、對(duì)方波、三角波和正弦波信號(hào)發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)電路，理論計(jì)算它們的振蕩周期，頻率，輸出電壓的峰峰值，以便和測(cè)量值相比較。理論計(jì)算正弦波振蕩器實(shí)驗(yàn)電路的振蕩頻率。4、對(duì)方波、三角波和正弦波信號(hào)發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)電路，用Pspise對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，并與理論計(jì)算進(jìn)行比較，如有必要修改電路參數(shù)。5、復(fù)習(xí)示波器的X-Y顯示、測(cè)量方法。波形產(chǎn)生和變換電路共28頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!4.正弦波發(fā)生器（1）列出理論計(jì)算過(guò)程。（2）列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出波形，把實(shí)測(cè)頻率與理論值進(jìn)行比較。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)，分析RC振蕩器的起振振幅條件和穩(wěn)定振幅條件。5.回答下面思考題：（1）反相輸入滯回比較器與同相輸