集成运放构成正弦波-方波和三角波发生器Word格式.doc

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式中Rf＝RW＋R2＋（R3//rD），rD—二极管正向导通电阻。

　　调整反馈电阻Rf（调RW），使电路起振，且波形失真最小。

如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf。

如波形失真严重，则应适当减小Rf。

改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。

一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。

图11－1RC桥式正弦波振荡器

　　2、方波发生器

由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。

图11-2所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波—三角波发生器。

它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。

主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。

电路振荡频率

　　式中　R1＝R1'

＋RW'

R2＝R2'

＋RW"

方波输出幅值　　　Uom＝±

UZ

三角波输出幅值　

调节电位器RW（即改变R2／R1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。

如要互不影响，则可通过改变Rf（或Cf）来实现振荡频率的调节。

图11－2方波发生器

　　3、　三角波和方波发生器

如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图11－3所示，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。

图11－4为方波、三角波发生器输出波形图。

由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。

图11-3三角波、方波发生器

　　电路振荡频率　　

　方波幅值　　U′om＝±

　　三角波幅值　　

调节RW可以改变振荡频率，改变比值可调节三角波的幅值。

图11－4　方波、三角波发生器输出波形图

　　三、实验设备与器件

　　1、±

12V直流电源　　　　　2、双踪示波器

　　3、交流毫伏表　　　　　　4、频率计

　　5、集成运算放大器μA741×

26、二极管IN4148×

2

7、稳压管2CW231×

1电阻器、电容器若干。

　　四、实验内容

　　1、RC桥式正弦波振荡器

　　按图11－1连接实验电路。

　　1）　接通±

12V电源，调节电位器RW，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。

描绘uO的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的RW值，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。

　　2）　调节电位器RW，使输出电压uO幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压UO、反馈电压U+和U-，分析研究振荡的幅值条件。

3）用示波器或频率计测量振荡频率fO，然后在选频网络的两个电阻

R上并联同一阻值电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。

4）断开二极管D1、D2，重复2）的内容，将测试结果与2）进行比较，

分析D1、D2的稳幅作用。

*5）RC串并联网络幅频特性观察

将RC串并联网络与运放断开，由函数信号发生器注入3V左右正弦信号，

并用双踪示波器同时观察RC串并联网络输入、输出波形。

保持输入幅值（3V）不变，从低到高改变频率，当信号源达某一频率时，RC串并联网络输出将达最大值（约1V），且输入、输出同相位。

此时的信号源频率

　　按图11－2连接实验电路。

　　1）　将电位器RW调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘方波uO及三角波uC的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率，记录之。

　　2）　改变RW动点的位置，观察uO、uC幅值及频率变化情况。

把动点调至最上端和最下端，测出频率范围，记录之。

　　3）　将RW恢复至中心位置，将一只稳压管短接，观察uO波形，分析DZ的限幅作用。

　　3、三角波和方波发生器

　　按图11－3连接实验电路。

　　1）　将电位器RW调至合适位置，用双踪示波器观察并描绘三角波输出u0及方波输出uO′，测其幅值、频率及RW值，记录之。

　　2）　改变RW的位置，观察对uO、uO′幅值及频率的影响。

　　3）　改变R1（或R2），观察对uO、uO′幅值及频率的影响。

　　五、实验总结

　　1、正弦波发生器

　　1）　列表整理实验数据，画出波形，把实测频率与理论值进行比较

　　2）　根据实验分析RC振荡器的振幅条件

　　3）　讨论二极管D1、D2的稳幅作用。

　　2、方波发生器

　　1）　列表整理实验数据，在同一座标纸上，按比例画出方波和三角波的波形图（标出时间和电压幅值）。

　　2）　分析RW变化时，对uO波形的幅值及频率的影响。

3）　讨论DZ的限幅作用。

　　3、三角波和方波发生器

　　1）　整理实验数据，把实测频率与理论值进行比较。

　　2）　在同一坐标纸上，按比例画出三角波及方波的波形，并标明时间和电压幅值。

　　3）　分析电路参数变化（R1，R2和RW）对输出波形频率及幅值的影响。

　　六、预习要求

　　1、复习有关RC正弦波振荡器、三角波及方波发生器的工作原理，并估算图11－1、11－2、11－3电路的振荡频率。

　　2、设计实验表格

　　3、为什么在RC正弦波振荡电路中要引入负反馈支路？

为什么要增加二极管D1和D2？

它们是怎样稳幅的？

　　4、电路参数变化对图11－2、11－3产生的方波和三角波频率及电压幅值有什么影响？

（或者：

怎样改变图11－2、11－3电路中方波及三角波的频率及幅值？

）

　　5、在波形发生器各电路中，“相位补偿”和“调零”是否需要？

为什么？

　　6、怎样测量非正弦波电压的幅值？

实验十二　RC正弦波振荡器

一、实验目的

　1、进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件

　2、学会测量、调试振荡器

二、实验原理

　　从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。

若用R、C元件组成选频网络，就称为RC振荡器，一般用来产生1Hz～1MHz的低频信号。

1、RC移相振荡器

电路型式如图12－1所示,选择R＞＞Ri。

图12－1RC移相振荡器原理图

振荡频率　

起振条件放大器A的电压放大倍数｜｜＞29

电路特点简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。

频率范围几赫～数十千赫。

2、RC串并联网络（文氏桥）振荡器

电路型式如图12－2所示。

振荡频率

起振条件||＞3

电路特点可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。

图12－2RC串并联网络振荡器原理图

3、双T选频网络振荡器

电路型式如图12－3所示。

图12－3双T选频网络振荡器原理图

振荡频率

起振条件||＞1

电路特点选频特性好，调频困难，适于产生单一频率的振荡。

注：

本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC正弦波振荡器。

三、实验设备与器件

　1、＋12V直流电源2、函数信号发生器

3、双踪示波器4、频率计

5、直流电压表6、3DG12×

2或9013×

电阻、电容、电位器等

四、实验内容

　1、RC串并联选频网络振荡器

（1）按图12－4组接线路

图12－4RC串并联选频网络振荡器

（2）断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。

（3）接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压uO波形，调节Rf使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。

（4）测量振荡频率，并与计算值进行比较。

（5）改变R或C值，观察振荡频率变化情况。

（6）RC串并联网络幅频特性的观察

将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC串并联网络的输出将达最大值（约1V左右）。

且输入、输出同相位，此时信号源频率为

2、双T选频网络振荡器

（1）按图12－5组接线路

（2）断开双T网络，调试T1管静态工作点，使UC1为6～7V。

（3）接入双T网络，用示波器观察输出波形。

若不起振，调节RW1，使电路起振。

（4）测量电路振荡频率，并与计算值比较。

图12－5双T网络RC正弦波振荡器

*3、RC移相式振荡器的组装与调试

（1）按图12－6组接线路

（2）断开RC移相电路，调整放大器的静态工作点，测量放大器电压放大倍数。

（3）接通RC移相电路，调节RB2使电路起振，并使输出波形幅度最大，用示波器观测输出电压uO波形，同时用频率计和示波器测量振荡频率，并与理论值比较。

*参数自选，时间不够可不作。

图12－6RC移相式振荡器

五、实验总结

　1、由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。

2、总结三类RC振荡器的特点。

六、预习要求

　1、复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理。

　2、计算三种实验电路的振荡频率。

　3、如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。

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