RC波形发生电路实验上课讲义
rc正弦波振荡实验报告
rc正弦波振荡实验报告RC正弦波振荡实验报告引言：RC正弦波振荡电路是电子学中非常重要的一种电路，它能够产生稳定的正弦波信号。
本实验旨在通过搭建RC正弦波振荡电路，研究其工作原理和参数对振荡频率的影响。
实验装置和步骤：实验所需的装置包括一个电容器（C）、一个电阻器（R）、一个信号发生器和一个示波器。
具体步骤如下：1. 将电容器和电阻器按照串联的方式连接起来。
2. 将信号发生器的输出端与电容器的一端相连，将示波器的输入端与电容器的另一端相连。
3. 打开信号发生器和示波器，调节信号发生器的频率和幅度，观察示波器上的波形。
实验结果：在实验过程中，我们通过调节信号发生器的频率和幅度，观察了示波器上的波形。
当频率较低时，波形呈现出较为平缓的正弦波；当频率逐渐增加时，波形开始变得不规则，并且出现了衰减的现象。
通过进一步调节电容器和电阻器的数值，我们发现改变这两个参数可以对振荡频率进行调节。
当电容器的容值较大或电阻器的阻值较小时，振荡频率较低；反之，当电容器的容值较小或电阻器的阻值较大时，振荡频率较高。
讨论：RC正弦波振荡电路的工作原理是基于电容器和电阻器的充放电过程。
当电容器充电时，电流通过电阻器流入电容器，电容器的电压逐渐增加；当电容器放电时，电流从电容器流出，电容器的电压逐渐减小。
这个充放电过程会不断重复，从而产生稳定的正弦波信号。
在实验中，我们观察到当频率较低时，波形呈现出较为平缓的正弦波。
这是因为在较低的频率下，电容器有足够的时间来充放电，从而形成较为平缓的波形。
而当频率逐渐增加时，电容器的充放电时间变得不足，导致波形变得不规则，并且出现了衰减的现象。
此外，我们还观察到改变电容器和电阻器的数值可以对振荡频率进行调节。
这是因为电容器的容值和电阻器的阻值直接影响了电容器的充放电时间。
当电容器的容值较大或电阻器的阻值较小时，电容器的充放电时间较长，振荡频率较低；反之，当电容器的容值较小或电阻器的阻值较大时，电容器的充放电时间较短，振荡频率较高。
RC电路研究--讲义
RC 电路实验在电阻电容串联的电路中，当接通或断开电源的瞬间，电路从一个稳态转变到另一个稳态必然有一个过渡的过程，即RC 串联电路的充放电过程，这个过程称为瞬态过程。
RC 串联电路的瞬态特性研究涉及到物理学的许多领域，例如耦合、延时和微分等作用。
【实验目的】研究充电过程中电容器上电压的变化和测量 RC 电路时间常数。
【实验仪器】计算机、DataStudio 软件、ScienceWorkshop750接口，电容、色环电阻*、连接导线 【实验原理】一、RC 串联电路的充电过程如图1所示，把一个直流电源E 经电阻R 连接到一个未充电的电容器C 两端。
起初，电容器很容易充电，因为两块电极板上几乎没有电荷。
但是，当电荷聚集在电极板上时，电源要向电极板上输送电荷则必须做更多的功，因为电极板上已经有了同样性质的电荷。
结果，开始电容器按指数规律迅速充电，而当电容器逐渐充满电荷时，充电速度则变得比较慢。
这个过程中，电路方程为：其中I 为充电电流，q 为电容器C 上的电荷，将I=dq/dt 代入公式（1），得：初始条件为t=0，q(0)=0时，方程（2）的解为：由于Uc(t)=q(t)/C,所以电容两端的电压为:图1 RC 串联电路 （1）（2）（3）充电电流为：二、RC 串联电路的放电过程当电路稳定之后，在t=t 1时刻将开关拨向2，此时电容器C 通过电阻R 放电，电路方程为：考虑到初始条件为t=t 1时，q=CE ，上式的解为：相应得到电容两端电压和放电电流为：负号代表放电电流和充电电流的方向相反。
三、半衰期电阻和电容的乘积RC 决定着充放电曲线上升和下降的情况，通常把RC 值称为电路的时间常量τ，即τ=RCτ的大小表示瞬态的快慢。
在电容放电过程中，其电压衰减到初始值的一半所需的时间称为半衰期，用T 1/2表示，（5）（6）（7）（8）（9） （10）当t= T 1/2时，由式（8）得：两边去对数，整理后得到：T 1/2=τln2=0.693τ半衰期同样是反映瞬态过程的快慢的参量，在实验中它比较容易测量。
模拟电路实验报告——波形发生器
模拟电路实验报告RC波形发生器电路一．实验设计1.首先需要一个可以产生方波、矩形波、锯齿波、三角波四种波形的电路，分析后可以得知mooc中给出的锯齿波电路(右图)便可以产生这四种波形。
2.根据公式T=2(R PN+R)R/R，可知欲改变信号的频率，可以得到三412种改变信号频率的方法。
｛1>①在AB两点间串联一个滑动变阻器②在CD两点间串联一个滑动变阻器③在B点添加一个滑动变阻器改变分压2>①由公式η=(R PP+R)/(R PN+R)可知若在AB两点间添加滑动变阻44器，则会在改变信号的频率的同时改变信号的占空比，所以不可以在AB两点间串联一个滑动变阻器。
②由公式V OM=(R*V)/R可知若在CD两点间添加一个滑动变阻器，1Z2则会在改变信号的频率的同时改变信号的幅值。
所以也不可以在CD 两点间串联一个滑动变阻器。
③所以只有在B点添加一个滑动变阻器改变分压以此来改变信号的频率是可行的，由此改动电路如下。
3>为保证分压只与滑动变阻器有关，故在在R7后连接一个电压跟随器，并将R和R减小以提高信号的频率，最终电路图如下。
84O二．实验步骤1 2 3 >严格按照最终电路连接好。
>示波器 A 通道两端接在 A 点与地，B 通道两端接在 O 点与地。
>分别将 R 和 R 调整到 0%与 100%，记录下四组照片，这便是锯79齿波与矩形波的图像。
>将 R 和 R 调整到 50%，记录下这组照片，这便是三角波与方波 的图像。
三．理论分析 4 7 9 1 . 理论分析>锯齿波与矩形波(占空比最低)：由公式η=(R PP +R 调整到 0%时(既 R PP =0Ω时)，占空比最低。
当 R 调整到 0%时，分的电压最小，此时信号的周期最小， 频率最高。
当 R 调整到 100%时，分的电压最大，此时信号的周期最大， 频率最低。
>锯齿波与矩形波(占空比最高)：由公式η=(R PP +R 调整到 100%时(既 R PN =0Ω时)，占空比最高。
实验四 RC正弦波形发生电路
实验四 RC正弦波形发生电路一.连接电路如图二.调节RP1滑动变阻器，通过示波器观察，1.调节RP1记录临界起振、失真波形输出、不失真波形输出情况下的RP1电阻值。
2.得到稳定不失真的正弦波，并读出它的频率（数据fo=1.12KHz）。
三.通过振荡频率RCfπ210=的公式，计算出它的频率为1.59KHz（这里R=1K，C=0.1微法）,。
实验结论：1. 该电路是使用分立元件构成RC 文氏电桥振荡器2. 又称RC 串并联网络正弦波振荡电路3. 适用于产生频率小于1 MHz 的低频振荡信号4.振幅和频率较稳定，频率调节方便5. 图中标记1的粉红大圈构成选频网络，决定产生的正弦波的频率：例如图RCf π210=(其中R=16K ，C=0.01μF )6. 图中标记2的粉红小圈在我们的实验箱上就是滑动变阻器RP1，调节RP1就可以得到好的波形7. 即：要达到RP1>2R E1，该电路才可以起振，但RP1不能再大，会引起波形严重失真8. 图中标记3的红线：表明“正反馈”路线，为了把选出的频率fo 加强的9. 图中标记4的绿线：表明“负反馈”路线，为了把加强后的频率fo 再降下来达到稳定的幅度。
10. 因为是波形产生电路，该电路是没有输入的，它发生自激振荡：没有输入，而有稳定的输出四. 设计其他频率的正弦波（可以并联上下的电阻，或并联上下的电容，或同时并联上下的电阻和电容，即改变R 或C 或R 、C 的值）此例是利用并联电阻，改变R,通过示波器读出f0=1.26k ，而使用公式计算R=1K//5.1K=0.84K ，C=0.1μF ，故理论f0=RCf π210=＝1.89k。
《模拟电子技术》课件第9章 信号发生电路
电路可以输出频率为
f0
AV
FV 3 1
2πRC
1 1
3
的正弦波
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波
4. 稳幅措施
采用非线性元件 热敏元件
起振时，
AV
1
Rf R1
3
即 AV FV 1
热敏电阻的作用
热敏电阻
Vo
Io
Rf 功耗
Rf 温度
Rf 阻值
AV
AV 3
四、 三端式LC振荡电路 2. 电容三点式振荡电路
T
Rc
C1
Rb2 Rb1
L
+ +
C2
–
– +–
+
A β RC
rb e
F Vf C1
Vo
C2
令 A F C1 β RC 1
C 2 rbe
起振条件为 β C 2 rbe
C1 RC
谐振频率
f0
2π
1 LC
C C1C2 C1 C2
四、 三端式LC振荡电路 3. 电感三点式振荡电路
§9.2 RC正弦波振荡电路
一、RC串并联网络振荡电路 1. 电路组成
RC桥式振荡电路
i2
R2
R1
i1
vN -
vI
vP
A +
vO
反馈网络兼做选频 网络
AV
1
Rf R1
2. RC串并联选频网络的选频特性
1
1
Z R jω C
Z2 R// jωC
FV
V f V1
Z2 Z1 Z2
jωCR (1 ω2 R2C 2 ) 3 jωCR
实验三 RC电路频率特性研究 pptPPT资料优秀版
（3）画出高、低通滤波器在特征频率点的输入、输出波形， 并标明其超前、滞后的时间关系。
下次预习
现代电子技术实验
实验4.2 半导体器件的图测方法 …………………………P105
了解测量电路元件VCR特性的逐点测试方法； 学习半导体管特性图测方法的基本原理； 掌握用晶体管特性曲线求参数的方法 ；
1 一阶RC低通电路的频率特性
取R=1kΩ，电容C=0.01μF，输入Ui=2V的正弦信号。 改变信号源的频率，用毫伏表观察输出端电压的变化，
找出-3dB截止频率点fc，然后再逐点测量。
频率 （Hz）
0.01fc 0.1fc
0.5fc
fc=
U0(V) φ(°)
2fc 10fc 100fc
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实验内容
国家工科电工电子基础教学基地 国家级 实验教学 示范中心
实验 RC电路频率特性的研究 …………………… P72
现代电子技术实验
RC电路频率特性的研究
1. 实验目的
（1）了解低通和高通滤波器的频率特性。 （2）掌握频率特性测试的一般方法。 （3）学习并掌握晶体管毫伏表的正确使用。
现代电子技术实验
RC电路频率特性的研究
3. 实验方案
点频法测量幅频特性曲线：
选取一定数量的频率点，改变信号源的 频率（输入电压保持恒定），在各频率 点处测量输出电压，根据测量数据，可 绘出幅频特性曲线。
U O (V )
u
0.707u
f f 101 102 103 104 105 106 c
lfg f
Ii +
双
I0
+
口
rc电路详细讲解
rc电路详细讲解RC电路是由电阻（R）和电容（C）组成的电路，它是电子学中最基本的电路之一。
RC电路在电子设备和通信系统中广泛应用，它具有滤波、延时、整形等功能，是实现各种信号处理的重要基础。
RC电路是一种具有记忆性的电路，电容器能够储存电荷并产生电势差。
当电流通过电容器时，电荷被积累在电容板上，导致电容器两端产生电势差。
而电阻则起到限制电流的作用，使电流在电路中流动。
RC电路有两种基本连接方式，一种是串联连接，一种是并联连接。
串联连接的RC电路将电阻和电容依次连接在一起，电流依次通过电阻和电容。
并联连接的RC电路将电阻和电容并联在一起，电流会分流到电阻和电容上。
在串联连接的RC电路中，电阻和电容的串联形成一个低通滤波器。
当输入信号频率较低时，电容对电流的阻抗较大，电流主要通过电阻流过，此时电路对低频信号具有较好的传递性能。
而当输入信号频率较高时，电容对电流的阻抗较小，电流主要通过电容流过，此时电路对高频信号具有较好的阻断能力，实现了对高频信号的滤波作用。
在并联连接的RC电路中，电阻和电容的并联形成一个高通滤波器。
当输入信号频率较低时，电容对电流的阻抗较大，电流主要通过电容流过，此时电路对低频信号具有较好的阻断能力。
而当输入信号频率较高时，电容对电流的阻抗较小，电流主要通过电阻流过，此时电路对高频信号具有较好的传递性能，实现了对低频信号的滤波作用。
除了滤波功能，RC电路还具有延时和整形的作用。
当输入信号为脉冲信号时，经过RC电路后，输出信号会出现延时现象。
这是因为电容器需要一定的时间来充放电，导致输出信号的延迟。
而通过调整电阻和电容的数值，可以实现对输出信号的延时时间进行控制。
在实际应用中，RC电路还常用于振荡器、积分器、微分器等电路中。
振荡器利用RC电路的充放电过程产生周期性的振荡信号。
积分器利用RC电路对输入信号进行积分运算，将输入信号的幅值变化转化为输出电压的线性变化。
微分器则实现了对输入信号的微分运算，将输入信号的斜率变化转化为输出电压的幅值变化。
rc桥式正弦波振荡电路工作原理
一、概述随着现代电子科技的发展，振荡电路在各种电子设备中得到了广泛应用。
而rc桥式正弦波振荡电路作为一种常见的振荡电路，其工作原理对于理解振荡电路的基本原理具有重要意义。
本文将介绍rc桥式正弦波振荡电路的工作原理，帮助读者更好地理解其运行机制。
二、RC桥式正弦波振荡电路的基本概念1. RC桥式正弦波振荡电路是一种采用电容和电阻构成的振荡电路，能够产生正弦波输出信号。
2. 该电路由两个RC正反馈网络组成，通过这两个网络的相互作用，实现了振荡器的正弦波振荡输出。
三、RC桥式正弦波振荡电路的工作原理1. 电路结构RC桥式正弦波振荡电路由两个RC正反馈网络和一个放大器组成。
其中，两个RC网络通过共享一个放大器进行相互耦合，从而实现正弦波振荡输出。
2. 工作过程a. 当电路通电后，由于RC网络的特性，会在两个网络中储存电荷，并在放大器的作用下开始振荡。
b. 两个RC网络中存储的电荷会通过放大器进行放大和反馈，形成正反馈环路。
c. 当正反馈增益等于1时，电路开始产生稳定的正弦波输出信号。
3. 振荡频率振荡频率由RC网络的电容和电阻值来决定，可以通过调节这些元件的数值来改变振荡频率。
四、RC桥式正弦波振荡电路的特点与应用1. 特点a. 输出正弦波形式的信号，适用于一些需要正弦波信号的电子设备。
b. 由于采用了RC网络，电路非常简单，成本较低。
c. 可以通过调节电路元件的数值来改变振荡频率，具有一定的灵活性。
2. 应用a. 在各种工业控制系统中，常常用到正弦波振荡电路，比如在交流电源供电系统中。
b. 在科学研究领域，正弦波振荡电路也被广泛应用，如在实验室中产生需要的正弦波信号等。
五、总结RC桥式正弦波振荡电路作为一种常见的振荡电路，其工作原理相对简单，但是具有重要的理论和实际意义。
通过本文的介绍，读者可以更清楚地了解RC桥式正弦波振荡电路的工作原理及其在实际应用中的特点和重要性。
希望读者能够通过学习，深入理解振荡电路的相关理论知识，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
RC正弦波发生器及波形变换
实验八RC正弦波发生器及波形变换一、实验目的1．加深理解RC正弦波振荡器的工作原理。
2．掌握测试RC振荡器频率特性的方法。
3．加深对比较电路工作原理的理解。
二、实验说明1．正弦波振荡器选用RC串并联网络作为选频和反馈网络，对于RC串并联网络来说：三、预习要求1．复习RC正弦波振荡器的工作原理。
2．复习比较电路的工作原理。
3．预习用示波器测量相位的方法。
四、实验电路五、实验内容1．安装电路对照电路，先将虚线左边电路安装好，检查无误后接通电源，适当调节W，使示波器上出现稳定的正弦波。
2．测量最大不失真电压和振荡频率①细调电位器W，使振荡电路输出最大且不失真的正弦波（在示波器上显示），测量该值，Vomax =V。
②通过示波器估算正弦波的频率。
3．测量RC串并联网络的频率特性将电路的A、B两点断开，从A点加入正弦信号Vi，在B点或C点测输出波形的频率特性。
（因为B点信号是C点信号的同相比例放大，因此，B点波形与C点相似）。
a．测量幅度特性输入信号Vi的幅度为1V并保持不变，改变其频率，分别测量不同频率点的输出电压，记录在下表中，并绘制幅频特性曲线。
b．测量相频特性输入信号Vi用示波器的YA通道监测，输出信号Vo用示波器的YB通道监测。
若Vo超前Vi，相差Δ.记为正；若Vo滞后Vi，相差记为负。
设N表示正弦波的一个周期所占有的格数，X表示Vi与Vo相位相差的格数，则4．验证施密特电路的波形变换功能在电路板上搭好虚线左边的电路，并将B点所得的正弦波作为右边电路的输入信号，用示波器的二个通道同时观察B点和D点的波形，并测量D点的电压。
六、思考题在RC振荡电路中，为什么调节电位器W能改变输出信号的幅度？七、实验仪器及元器件示波器3.6K、10K、18K、20K各一个万用表2CW11 ×2毫伏表470pF ×2模拟电路实验仪LM741 ×21.2M ×2。
《RC正弦波振荡电路》课件
元件介绍：RC正弦波振荡电路
电阻（R）
• 控制电期
放大器
• 增强信号强度 • 稳定输出波形
工作步骤：RC正弦波振荡电路
1
1. 电荷储存
电容充电，储存电荷。
2
2. 电荷放电
电容放电，释放储存的电荷。
3
3. 正弦波输出
通过重复充放电过程，产生稳定的正弦波输出。
《RC正弦波振荡电路》 PPT课件
本PPT课件介绍RC正弦波振荡电路的定义、基本原理、元件介绍、工作步骤、 实验结果、应用领域和发展前景。
定义：RC正弦波振荡电路
1 基本概念
RC正弦波振荡电路是一种能够产生稳定正弦波输出的电路，由电阻（R）和电容（C）组 成。
2 工作原理
通过不断充放电过程中的能量转换，实现电荷的周期性振荡，从而产生稳定的正弦波。
实验结果：RC正弦波振荡电路
示波器波形
波形图显示了RC正弦波振荡电 路产生的稳定正弦波。
频率测量
振幅测量
通过测量电路输出的频率，验
测量电路输出的振幅，评估RC
证RC正弦波振荡电路的稳定性。 正弦波振荡电路的信号强度。
应用领域：RC正弦波振荡电路
通信系统
用于产生高频信号，传输 信息。
科学实验
用于实验室研究和测量设 备。
音频设备
用于产生音频信号，如音 乐播放器和音响设备。
发展前景：RC正弦波振荡电路
1
技术进步
不断改进电路设计和性能，提高正弦波的质量和稳定性。
2
应用扩展
应用领域不断扩大，涵盖更多行业和领域。
3
创新发展
探索新的电路结构和元件组合，拓宽RC正弦波振荡电路的应用领域。
大学物理实验讲义(RC电路)word精品文档5页
用RC 电路测电容【实验目的】1、观察电容充放电现象，了解电容特性；2、利用电容器的充、放电测定电容；3、根据电容容抗的频率特性测定电容。
【仪器仪器】两个电容（其中一个为电解电容，电容值470F μ；另一个电容值约为0.1F μ），电阻箱，直流电源，信号发生器，数字万用电表，示波器，导线．开关等。
【实验原理】1．电容器电容器是常用电子元件之一，其符号如图l 所示，用C 表示．常用电容器以两层金属箔（膜）为极板。
极板中间有一层绝缘材料作为介质。
极板上可积聚等量异号的电荷Q,两极板的电压为U ，两者成线性关系，其比值即为电容电容符号电容的基本单位是F ，这个单位太大，常用单位有F μ和pF ：薄膜介质电容、纸介质电容和电解电容器等，常用的电解电容器电容值较大，且有正负极性，使用时应注意将正极接高电位，负极接低电位；如果极性接反，会将电容器击穿损坏．电容的主要参数有：电容值和额定工作电压。
由于电容的充放电特性，以及电容具有隔直流和通交流的能力，在电子技术中使用十分普遍，常用于滤渡电路、定时电路、锯齿波发生器电路、微分积分等电路．2．RC 电路充放电特性将一个电容和一个电阻串联构成RC 电路，电路如图2所示当开关K 合到图2中的“1”时，直流电源通过电阻R 给电容充电，电容上的电压cu 逐渐增大，最终与电源电压E 相等；然后再将开关合向“2”，电容C 将通过电阻R 放电，c u 逐渐减小，直至为零。
在RC 电路充放电过程中c u 和R u 的变化遵循以下规律： （1）对于充电过程，有)1(/RC t C e E u --= （1）C图 1 电容符号 图 2 电容充放电原理图RC t eRE i /-=或RCt R Ee u /-= （2） （2）对于放电过程，有RCt C Ee u /-= （3）RC t eRE i /--=或RCt R Ee u /--= （4） 由上述公式可知，在充电过程中，c u 和)(R u i 均按指数规律变化，式(4)中电流的负号表示放电过程中电流的方向与充电过程相反。
RC电路波形详解
RC 电路波形详解
电阻R 和电容C 串联接入输入信号VI，由电容C 输出信号V0，当RC (τ)数值与输入方波宽度tW 之间满足：τ>>tW (一般至少为10 倍以上)，这种电路称为积分电路
在电容C 两端(输出端)得到锯齿波电压，如图6 所示：
1) t=t1 时
Vi 由0->Vm，因为电容两端的电压不能突变，所以此时Vo=Vc=0;
2) t1
电容开始充电，Vc 按照指数规律上升，Vi = Vc + VR. 由于τ>>tw, 电容充电非常缓慢.
3) t=t2 时
VI 由Vm→0，相当于输入端被短路，电容原先充有左正右负电压VI(VI
这样，输出信号就是锯齿波，近似为三角形波，τ>>tW 是本电路必要。
实训项目九 RC串联交流电路中电压、电流的测试与波形观察 (1)-教案
7 单相正弦交流电路【课题名称】实训项目九RC串联交流电路中电压、电流的测试与波形观察【课时安排】1课时（90分钟）【教学目标】1．学会使用万用表测量交流电压和电流。
2．学会使用示波器观察两个同频率正弦交流电压波形的相位关系。
【教学重点】交流电压、电流的测量；示波器观察两个同频率正弦交流电压波形的相位关系【教学难点】难点：示波器、交流信号源的使用【关键点】对波形图的正确观察【教学方法】多媒体演示法、实物展示法、讲授法、谈话法、理论联系实际法、实践操作法【教具资源】多媒体课件、万用表、电容器，电阻器、交流信号源、双踪示波器，开关、面包板及连接导线若干【教学过程】任务一认识并搭接电路教师活动：教师可在黑板上或利用多媒体展示本次实训所需的电路图，如图7.13所示，并对所需元件进行说明，然后布置元器件识别与电路搭接任务，要求学生在面包板上按要求完成电路的搭接，如图7.14所示。
学生活动：学生可在教师的指导下每人或两人一组完成元器件识别与电路搭接任务。
任务二 万用表测电路总电压和各分电压教师活动1：教师可结合多媒体课件，演示加交流信号的方法与过程，同时演示万用表测量交流电压与交流电流的操作方法与步骤，并要求学生按照教材中的操作步骤完成第一次的测量，并将结果填入教材的相应表格中。
学生活动1：学生可仔细观察教师的演示实验并结合多媒体课件，认真仔细的完成数据的测量，并将结果填入教材的相应表格中。
注意：万用表测交流电压和电流时，可不考虑其正负极性,但要注意量程的选择。
教师活动2：教师可针对第一次测量中学生出现的共性问题作分析与点评，然后要求学生按照教材中的操作步骤完成第二次的测量，并将结果填入教材的相应表格中。
学生活动2：学生可认真仔细的完成数据的测量，读数后并将结果填入教材的相应表格中。
知识点：在RC 串联电路中，总电压与各部分电压之间满足222C R U U U +=。
任务三 用双踪示波器观察 R u 与 u 的波形教师活动：教师可结合多媒体课件或实际演示用双踪示波器观察波形的操作方法与步骤，然后要求学生仔细观察并画出R u 与u 的波形图。
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一、实验目的
学习使用运放组成方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器和正弦波发生器
二、实验仪器
示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字多用表
三、实验原理
（1）方波发生器
方波发生器
设电路通电瞬时，电容上的电压为0，电路输出为Vz，这时运放正相输入端为VP1=VzR1/(R1+R2)=FVz
运放输出电流经R3，RP,R4向电容C充电。
运放反相输入端Vn随时间延续电压升高，当vn=VP1时，电路输出翻转，vo由Vz变为-Vz，vp由VP1=FVz变为VP2=-FVz。
这时由“地”向电容反相充电，vn随时间延续电压下降，当vn=VP2，电路输出翻转，vo由-VZ变为Vz，vp由VP2=-FVz变为FVz，周而复始，电路输出方波。
在稳态，输出为Vz的时间可用以下方法推导：在起始时刻，电容上的电压为Vc(0)=-FVz,电容充电的终了电压为Vz，所以电容上的电压为
Vc（t）=Vz+（-FVz-Vz）e^（-t/RC）
当电容上的电压达到FVz时，电路翻转，记电容充电时间为τ
FVz=Vz+（-FVz-Vz）e^（-t/RC）
Τ=RCln（1+F）/（1-F）
输出方波的周期为2τ，所以输出方波的周期为
T=2（Rp+R4）Cln（1+2R1/R2）
（2）占空比可调的矩形波发生器
与方波发生器相比，非C 正向充电和反向充电使用的不同的路径，从而使得高电平持续时间和低电平持续时间不同。
当输出为高电平Vz 时，运放输出的电流经Rpp ，D1,R4向电容充电，类同于对方波发生器的分析，忽略二极管的开启电压，容易得到输出高电平的持续时间为
τ1=（Rpp+R4）Cln （1+2R1/R2）
类似地可求得输出低电平的持续时间为
τ2=（Rpn+R4）Cln （1+2R1/R2）
输出的周期为T=τ1+τ2=（Rp+2R4）Cln （1+2R1/R2）
占空比为η=τ1/τ2=（Rpp+R4）/（Rpn+R4）
（3）三角波发生器
设电路通电瞬间，即t=0时，电容上的电压为0，积分器输出vo=0，过0比较器输出为vo1=Vz ，这时运放AR1正相输入端电压为
Vp1=（Vz-vo ）Rp/（R1+Rp ）+vo=RpVz/（R1+Rp ）+voR1/（R1+Rp ）>0
运放AR1输出保持为高电平。
积分器输出线性地下降。
当Vp1等于0时，对应于时刻τ，这时过0比较器翻转，vo1=-Vz ，记此刻的积分器输出电压值为VoN ，有RpVz/（R1+Rp ）=-R1VoN/（R1+Rp ）
解得 VoN= -RpVz/R1
+
R
P
R PP
VoN=-1/R3C τ
zdt V =-Vz τ/R3C
三角波周期为 T=4τ=4R3RpC/R1
幅值为 Vom=|von|=RpVz/R1
（4）锯齿波发生器
与三角波发生器相比，不同之处是：给C 正向充电和反相充电使用了不同的路径，从而使得输出Vo1高电平持续时间和低电平持续时间不同。
电容反相充电电流经过C,R4,Rpn ，D2，类似于对三角波周期的推导，忽略二极管的开启电压，容易得到锯齿波的下降时间为
τ2=2（Rpn+R4）R1C/R2
电容正向充电电流经过C,R4,Rpp ，D1，忽略二极管的开启电压，容易得到锯齿波的上升时间为
τ1=2（Rpp+R4）R1C/R2
锯齿波的周期为T=τ1+τ2=2（Rp+2R4）R1C/R2
类似于对三角波幅值的推导，容易得到锯齿波的幅值为 Vom=R1Vz/R2
四、实验项目
R
R P
图7.6 锯齿波发
1. 仿真
（1）方波发生器
仿真值
R4+Rp/kΩ20 40 60 80 100 幅值/v 3.36 3.37 3.38 3.37 3.36 周期/ms 6.41 8.34 10.37 12.44 14.21
分析：随着Rp阻值的改变，幅值几乎不发生变化，但是周期随着Rp的增大而增大结论：符合预期。
（2）占空比可调的矩形波发生器
R4+Rpp/kΩ20 40 60 80 100 R4+Rpn/kΩ100 80 60 40 20
周期/ms 10.6 10.9 11.1 10.9 10.7
幅值/V 3.37 3.37 3.37 3.37 3.37
占空比0.2 0.5 1 2 5
分析：无论Rpp和Rpn怎么变，矩形波的幅值不变，当占空比为1的时候周期最长，而当占空比越偏离1的时候，周期越小，但是这个差距并不明显。
结论：符合预期。
（3）三角波发生器
Vo Vo1
幅值/V 3.756 3.35
周期/ms 9.3 9.4
Vo Vo1
幅值/V 5.134 3.35
周期/ms 14.1 14.1
分析：通过改变Rp的阻值可以改变三角波的周期
结论：Rp变大，三角波的周期变大
（4）斜率可调锯齿波发生器
Rp/kΩ10 30 50 70 90
幅值/V 3.36 3.38 3.56 3.32 3.40
周期/ms 64.34 63.21 64.48 62.23 63.21
τ1/ms 10.4 18.2 30.8 40.9 48.7
τ2/ms 49.8 41.3 31.4 20.2 9.9
分析：随着Rp的改变，当Rp处于滑动变阻器的中间值时幅值最大，从中间向两边递减。
周期几乎没什么变化。
结论：符合预期。
2. 实物实验
（1）方波发生器
实验值：
R4+Rp/kΩ20 40 60 80 100
幅值/v 5.8 5.9 5.9 5.9 5.9
周期/ms 3.4 5.6 7.6 9.6 11.6
理论分析值：
R4+Rp/kΩ20 40 60 80 100
T/ms 4.4 9.6 13.2 17.6 22
分析：同仿真
结论：周期数据比仿真值和理论计算值要小很多，周期实验数据可能出错，幅值数据大约是仿真的2倍
（2）占空比可调的矩形波发生器
分析：同仿真。
结论：幅值数据大约是仿真的2倍，周期数据比仿真数据小一些而理论值小更多，实验有误差
（3）三角波发生器
结论：周期数据大致相等，幅值数据大约是仿真的2倍
（4）斜率可调锯齿波发生器
理论估算值
分析：τ1和τ2数据与理论计算值差不多，周期数据大致相等，幅值数据大约是仿真的2倍，τ1和τ2数据和仿真相差很大
结论：仿真数据不精确，实验和理论相符。
五、实验小结和思考题
1. 实验小结
本次实验比较顺利，在老师的两次帮助下提前完成了。
这次实验我认识到了电路板上电源出的保险丝的重要性，由于电路中有短路线路，保险丝熔断保护了电路，证明老师以前一直强调的电源接法对安全的重要性。
本次实验最大的失误在于把书上电路图中的“+”号误以为是电源接入点，把电源正相输入端连了放大器负极，导致大错。
仿真的时候学习到了用串接稳压管的方式来制作双向稳压管，更一步熟悉了器件搭试。
2. 思考题
（1）R3的阻值不能过大，否则电路不起振，但是过小的话流过的电流会太大造成不安全因素，故综合以上两点调节。
（2）足够小，这样反向充电电压翻转的时间就足够小，减小对输出波形的影响
六、原始数据。