波形产生实验报告 - 图文

电子制作

（自动化10级）

波形产生电路模块

学生姓名 学 号 院 系 工学院电气与信息工程系 专 业 自动化 指导教师 填写日期 2012-07-04

绍兴文理学院《电子制作》

目录

一．实验目的 ................................................................................................................ 1 二．实验元器件 ............................................................................................................ 1 三．实验原理与参考电路 ............................................................................................ 2

1.RC文氏电桥振荡器 ........................................................................................... 2 2.电压比较器 .......................................................................................................... 3 3.方波-三角波发生器 ............................................................................................ 4 四．实验内容及数据分析 ............................................................................................ 4 五．实验结论 ................................................................................................................ 6 六．实验心得 ................................................................................................................ 9 七．附录 ...................................................................................................................... 10

实验板实物图 ....................................................................................................... 10

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电子制作实验报告

一．实验目的

1. 掌握由集成运算放大器构成的RC桥式振荡电路的工作原理、振荡频率和输出幅度的测量方法。

2. 研究负反馈强弱对振荡波形的影响。

3. 学习用示波器测量正弦波的振荡频率。开环幅频特性和相频特性的方法。 4. 进一步熟悉集成预算放大器在震荡电路方面的应用。

5. 通过对运算放大器构成的比较器、方波-三角波发生器电路的实验研究，熟悉集成运算放大器非线性应用的特点及基本电路的调试方法。 6. 观察方波-三角波发生器的波形、幅值和频率。 7. 了解锯齿波发生器的工作原理。

二．实验元器件

下表为本实验涉及的元器件：

表格 1 实验元器件

元器件名称 集成运算放大器 二极管 稳压管 电位器旋钮 单圈电位器 电容 电阻 测试插座（铆针） 三角测试针 波形发生器PCB板

型号及规格 LM324 IN4148 IN4007 2CW7 100K? 0.1uf 0.03uf/25V(333) 0.047uf/25V(473) 10uf/25V 51?，3.3 K?，5.1 K?，10 K?，20 K? 5.1 K?，10 K?，18 K? 数量 2片 2只 3只 2只 1只 1只 4只 2只 1只 14只 各1只 各2只 10只 10只 1块 1

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三．实验原理与参考电路

1.RC文氏电桥振荡器

RC文氏电桥正弦波振荡器电路如图1所示。图中R、C为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。其余部分是带有负反馈的同相放大电路，

R、R1

2、Rp构成负反馈网络，调节Rp可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使其满足振荡的幅值条

图1 RC文氏电桥振荡器

件。图中二极管D1、D2的作用是有利于

正弦波的起振和稳定输出幅度，改善输出波形个。当输出电压vo的幅值很小时，

D1、D2开路，等效电阻Rf较大，Avf?V0/Vp?(R1?Rf)/R1较大，有利于

起振；而当输出电压vo的幅值较大时，二极管D1、D2导通，Rf减小，Avf随之下降，vo幅值趋于稳定。（D1、D2为2AP7，C=0.033uf，R2?10K?，

Rp?100K?，R1?18K?，R?5.1K?）

R、C串、并联选频网络中，设并联阻抗为Z1，串联阻抗为Z2，振荡角

频率w0?1，则 RCZ正反馈系数为

1?R，?R?1

Z21?jwRCjwC （1.1）

Fv?VVp12?Z?Z1Z12?3?j(1wo （1.2）

?wo)ww当w?wo时，反馈系数的幅值为最大，即

F2

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相角为

?f?0

因此，可画出串、并联选频网络的幅

频特性和相幅频特性曲线如图2所示。

由图1可知，在w?wo?1时，经R、RCC串、并联选频网络反馈到运算放大器同相输入端的电压vp与输出电压vo同相，满足自激振荡的相位条件。如果此时负反馈放大电路的增益大于3，则满足

AFvfv?1的起振条件。电路起振后，经图2 R、C串、并联选频网络的频率特

性

反馈，输出电压幅度越来越大，最后受电

路中器件的非线性限制，振荡幅度自动稳定下来，放大电路的增益由Avf?3过渡到Avf?3，达到幅值平衡状态。

2.电压比较器

同相输入电压比较器实验电路如图3所示。 由图有

vp?vi?(vi?vo)R?R1R （2.1）

12电路翻转时，vN?vp?0，即得

v?i??Rv （2.2） R1o21zRVR2图3电压比较器

3

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3.方波-三角波发生器

由电压比较器和积分器构成的方波-三角波发生器实验电路图如图4所示。积分电路的输出电压vo2反馈至电压比较器的输入端，形成闭环，使电路产生器

图4方波-三角波发生器

自激振荡。由于采用了积分电路，使方波-三角波发生器的性能大为改善，不仅得到的三角波性度比较理想，且振荡频率和幅值也便于调节。（图中 uA741

或

LM324

，

A、A1

2为，

Dz1、

Dz2为2CW7

R1?10K?,R2?20K?,R3?3.3K?,R=5.1KΩ,C=0.047uf）

电路中，输出方波的幅值由稳压二极管决定，被限制在?Vz之间，三角波的幅值

Vo2m?RVR12z?RV （3.1） R1z2因vo2m由0上升到Vo2m所需时间为1/4T，故

Vo2m?RVR12?z1T/4VzVzT dt?C?0R4RC （3.2）

如果要维持三角波的幅值不变，则R1、R2之比值应固定。 三角波和方波的振荡频率相同，其值为

f?1?R2 （3.3）

0T4RCR

1改变R或C的值，可改变三角波的频率。

四．实验内容及数据分析

RC文氏电桥振荡器

4

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1. 组装电路

按图1所示电路接线（电源电压为?12V），检查无误后接通电源。 2. 观察输出波形

将示波器接在振荡电路的输出端，观察Vo的波形。适当调节电位器Rp,使电路产生振荡。观察负反馈强弱（即Avf大小）对输出波形Vo的影响。 3. 测输出电压峰—峰值和f0

在Vo波形基本不失真时，分别测出输出电压的峰—峰值和振荡频率f0。 4. 测量开环幅频特性和相频特性

所谓开环，就是将图1中的正反馈网络（例如在a点）断开，使之成为选频放大器。

（1） 幅相特性

在图1中（a点断开）从1、2两点间输入信号V12（为了保持放大器工作状态不变，。改变输入信号V12V12的大小应保持和步骤3测得的输出电压峰—峰值相同）的频率（保持V12大小不变），分别测量相应的输出电压峰—峰值，并记入表2中。

（2）相频特性

在图1中（a点断开），输入一信号V12，改变输入信号V12的频率，观测V0与V12的相位差，记入表2中。

表2

输入信号V12p-p=20.0V保持不变

V12的频率/Hz 输出电压50 70 100 200 700 f0 1200 5000 7000 10000 峰—峰值4.08 5.28 6．96 12.2 20．0 20.0 20.0 10.8 8.2 6.16 /V V0、V12间的相位-280 80 差/度 5

-288 57 10 0 -4 -57 294 -72 绍兴文理学院《电子制作》

方波和三角波产生电路

5. 按图3组装电路（电源电压为?12V），输入电压峰—峰值为10V、f=500Hz的正弦波，用双线示波器观测Vi、Vo波形，做出Vi与Vo之间的电压传输特性曲线。

6. 按图4所示电路接线，将示波器的CH1和CH2分别接到实验电路的输出端

V01和V02，观察它们的波形，测量它们的幅值、周期（频率）以及V01的上升时间和下降时间等参数。把实验结果记入表2中

表3

幅值/V 14 6.8 周期/ms 1.140 1.140

频率/Hz 877 877 上升时间 <16μs 下降时间 <16μs V01 V02

五．实验结论

RC文氏振荡电路

1. 输出波形不失真时

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输出波形失真时

2. 在RC文氏振荡电路中电位器Rp越大，负反馈作用越强，输出波形的越容易失真。

3. 当波形基本不失真时，电压的峰峰值为20V，其振荡频率为900Hz。 4. 输入信号的频率为f0时，其峰峰值最大，当频率往f0两侧递减时，峰峰值也递减。

方波和三角波产生电路

4. V01，V02的波形图：

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5.由实验数据可画出： Vi与Vo的电压传输特性曲线，如图5所示：

图5 Vi与Vo的电压传输特性曲线

理论上的电压传输特性曲线如图

图6 理论上的传输特性曲线

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6.V01为方波，V02为三角波，前者的幅值为后者的2倍，两者的周期相同，V01的上升时间和下降时间都很小，

六．实验心得

这次实验与以往的实验的有所不同，这次实验的模板由我们自己制作。前期的焊电路板让我再次体会到虽元器件少、简单，但是也必须细心仔细，防止出现虚焊。在半天的时间里我焊完了电路板，在接下来的调试中，都很顺利。故电路板算是一次成功，这让我很开心。接着是和同组的人测量实验数据，我们分工明确，一人记数据及改变信号发生器的输入信号，一人负责电路板的接线。从中出现的一些实验数据的错误，然后我们又重新测，最后确定了数据后，我们便开始写各自的实验数据。每次总结自己的劳动成果时都格外的开心，我回忆着自己这几天的实验的过程，概括总结后写入自己的实验报告中，力求能如实反映我所做的，在电脑面前一坐就是好几个小时，不停的打字输入，最后的排版、修改和润饰。总之这次的实验，我有所收获，很开心，也很充实。

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七．附录

实验板实物图

图7 实物图的正面

图8 实物图的反面

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m13a.html