波形发生电路实验报告

实验十  波形发生电路              

实验目的   

1.掌握波形发生电路的结构特点和分析、计算、测试方法

2.熟悉波形发生器的设计方法

实验仪器

双踪示波器    数字万用表    交流毫伏表     直流电源

预习要求

1．分析下图中电路的工作原理，并根据电路参数画出输出Uo和Uc的波形。

2．图5-10-2电路如何使输出波形占空比变大？画出电路原理图。

实验原理

非正弦波产生电路，一般由电子开关（电压比较器），外加反馈网络构成闭环电路形成。常用的波形发生电路有方波、三角波、锯齿波发生器等。

1．方波发生器

     电路如图所示，集成运放和电阻R2、R3、R4构成滞回电压比较器，作为电子开关使用，R1、C相串联作为具有延迟作用的反馈网络，整个电路是一个闭环电路。设电路刚加电时，Uc=0，且滞回比较器的输出电压为Uz,则集成运放同相输入端此时的电位为

              U﹢=R2*Uz/(R2+R3)

同时Uz通过R1向C充电，Uc由零逐渐上升，当Uc﹥U+时，Uo从Uz跳变为-Uz，则

               U+=-R2*Uz/(R2+R3)

同时，电容C通过R1放电，使Uc逐渐下降，小于U+时，Uo又跳变为Uz，回到初始状态，如此周而复始，产生振荡，输出方波。

该方波发生器输出的方波振荡周期      T=2R1*C*㏑（1+2R2/R3）

2．占空比可调的矩形波发生电路

通常将矩形波高电平的时间与周期时间之比称为占空比。方波的占空比为50%。如果需要产生占空比小于或大于50%的矩形波，则应设法使方波发生电路中电容的充电时间常数与放电时间常数不相等。下图电路中利用二极管的单向导电性可以构成占空比可调的矩形波发生电路。

该电路发生的矩形波振荡周期    T=（Rw +2R1）C㏑(1+2R2/R3)

占空比T1/T=（R′w+R1）/（ Rw+2R1）  调节电位器Rw可使输出矩形波的占空比变化。

3．三角波发生电路

上述方波发生器中Uc的波形近似三角形，但其线性度比较差。下图电路可以产生线性度比较高的三角波，它包含两部分电路，前一部分为滞回电压比较器，后一部分为积分电路。

设电路刚加电时，电容两端的电压为0

若Uo1=Uz,则积分电路中的电容充电，Uo按线性规律下降，当Uo下降到0以后再下降到一定程度，使A1的U+略低于U-（0）时，则Uo1从+Uz跳变为-Uz，同时U+也跳变到更低的值（比0低很多）。在Uo1变为-Uz后，电容放电，Uo按线性规律逐渐上升，当Uo上升到一定程度，使A1的U+略大于0时，Uo1又从-Uz变回Uz，使电路回到初始状态。如此周而复始，产生振荡，电路产生三角波。

周期       T=4R1R4C/R2    振荡幅度   Uom=R1Uz/R2

4．锯齿波发生电路

锯齿波与三角波的区别是，后者上升和下降的斜率相等，而前者上升和下降的斜率不相等（通常相差很多）。因此，只要使三角形产生电路中的的电容与放电

实验内容

1．方波发生电路

1按图5-10-1连接电路，检查无误后，接通电源。

2调整电位器Rp，输出波形从无到有，用示波器观察Uo、Uc波形,测量频率。

3分别测出R1=10KΩ、R1=110KΩ时，输出波形的频率，输出幅值。

10K

4调节电位器Rp，使输出电压Uo的输出幅度最大且不失真，用毫伏表测量电压Uo、反馈电压U+和U-，分别研究振荡的幅值条件。

U+=3.236V    U-=3.945V     Uo=6.474V

2．占空比可调电路

1按图5-10-2电路接线，检查无误后，接通电源。

2调整电位器Rp，输出波形从无到有，用示波器观察Uo、Uc的幅度及频率变化情况。把Rw的动点调节到最上、最下位置，测出频率范围，记录之。

RW最上的位置

RW最下的位置

3将电位器Rp调节到中心位置，将一只稳压管短接，观察Uo波形，分析二极管的限副作用。

4若要使占空比更大，应如何选择电路参数并用实验验证。

3．三角波发生电路

①按图5-10-3电路接线，检查无误后，接通电源

②改变Rp，用示波器观察频率如何变化？按预习方案分别实验并记录

4．锯齿波发生电路

①按图5-10-3电路接线，检查无误后，接通电源

②将Rp调至最上和最下（要求有波形输出）位置，测量频率变化范围

实验报告

1．整理实验数据，画出个电路的输出波形，并与理论分析结果比较。

2．分析误差产生的原因，思考波形信号的产生受哪些因素的影响。