运放组成的波形发生器电路设计
实验14 综合性实验——由集成运算放大器组成的波形发生器 实验报告模版
开课学院及实验室：电子楼4022012年5月18日
学院
机电学院
年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、专业、班
电气102
姓名
夏方舟
学号
1007300069
实验课程名称
模拟电子技术实验
成绩
实验项目名称
由集成运算放大器组成的波形发生器
指导老师
郑炜
一、实验目的
二、实验原理
三、使用仪器、材料
四、实验步骤
五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）
（2）方波和三角波产生电路
利用集成运算放大器组成的具有上、下门限的迟滞比较器，接入RC负反馈回路就可以组成一个简单的方波和三角波发生器。而改变正反向RC积分时间常数又可构成脉冲和锯齿波发生器。图（2）中电路是一个方波、三角波发生器。其中Uo1输出为三角波，Uo2输出为方波。电路由迟滞比较器和一个RC充放电回路组成，双向稳压管DZ用于限定输出幅度，电阻R3为稳压管的限流电阻。
六、实验结果及分析
一、实验目的
1.掌握集成运算放大器的使用方法，构成正弦波、方波和三角波发生器的方法。
2.学会波形发生器的调整和主要性能指标的测试。
3．学会用Multisim电路仿真调整、分析正弦波、方波和三角波发生器
二、实验原理
（1）正弦波产生电路设计
正弦波振荡电路常用的结构有RC移相式振荡器、RC文氏电桥振荡器如图10所示。RC移相式振荡电路结构简单，但其选频性能较差，而且输出幅度不够稳定，输出波形较差，一般只用于振荡频率固定，稳定性要求不高的场合。因此本实验主要使用RC文氏电桥振荡电路。
三、使用仪器、材料
序号
名称
型号与规格
数量
备注
集成运放构成正弦波方波和三角波发生器
实验十一集成运算放大器的基本应用（Ⅳ）─波形发生器─一、实验目的1、学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器.2、学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法. 二、实验原理由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式,本实验选用最常用的,线路比较简单的几种电路加以分析.1、RC 桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）图11－1为RC 桥式正弦波振荡器.其中RC 串、并联电路构成正反馈支路,同时兼作选频网络,R 1、R 2、R W 及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节.调节电位器R W ,可以改变负反馈深度,以满足振荡的振幅条件和改善波形.利用两个反向并联二极管D 1、D 2正向电阻的非线性特性来实现稳幅.D 1、D 2采用硅管（温度稳定性好）,且要求特性匹配,才能保证输出波形正、负半周对称.R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响,以改善波形失真.电路的振荡频率 起振的幅值条件1fR R ≥2 式中R f ＝R W ＋R 2＋（R 3//r D ）,r D —二极管正向导通电阻.调整反馈电阻R f （调R W ）,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R f .如波形失真严重,则应适当减小R f .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 R 1＝R 1'＋R W 'R 2＝R 2'＋R W "方波输出幅值 U om ＝±U Z 三角波输出幅值调节电位器R W 即改变R 2／R 1,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R f 或C f 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A 1输出的方波经积分器A 2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 fW f 12O )C R (R 4R R f +=方波幅值 U ′om ＝±U Z 三角波幅值 Z 21om U R R U =调节R W 可以改变振荡频率,改变比值21R R 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IN4148×27、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R W ,使输出波形从无到有,从正弦波到出现失真.描绘u O 的波形,记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的R W 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R W ,使输出电压u O 幅值最大且不失真,用交流毫伏表分别测量输出电压U O 、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f O ,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D 1、D 2,重复2的内容,将测试结果与2进行比较,分析D 1、D 2的稳幅作用.5RC 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 2、方波发生器按图11－2连接实验电路.1 将电位器R W 调至中心位置,用双踪示波器观察并描绘方波u O 及三角波u C 的波形注意对应关系,测量其幅值及频率,记录之.2 改变R W 动点的位置,观察u O 、u C 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R W 恢复至中心位置,将一只稳压管短接,观察u O 波形,分析D Z 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u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 ＞＞R i .图12－1RC 移相振荡器原理图振荡频率 RC62π1f O =起振条件放大器A 的电压放大倍数｜A｜＞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RC21f O π=起振条件|A|＞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5RC 1f 0=起振条件2R R <'|F A|＞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9013×2 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u O 波形,调节R f 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.6RC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.。
运放三角波发生电路设计
运放三角波发生电路设计一、设计原理运放三角波发生电路是一种基于运放的电路设计，通过运放的放大、反相和积分特性，将输入的方波信号转换为输出的三角波信号。
具体的设计原理如下：1. 输入方波信号：将方波信号作为输入信号引入运放电路。
2. 反相放大：运放电路中的运放将输入信号进行反相放大，放大倍数由电路中的反馈电阻和输入电阻决定。
3. 积分运算：通过将反相放大后的信号输入到积分器中，运放电路对信号进行积分运算，使得输出信号呈现出三角波形。
二、电路结构运放三角波发生电路的基本结构如下：1. 运放：选择适合的运放芯片，如常用的741运放芯片。
2. 反馈电阻：通过将反馈电阻与运放的输出端相连，实现反相放大。
3. 输入电阻：将输入方波信号通过输入电阻引入运放电路。
4. 积分电容：将反相放大后的信号经过积分电容进行积分运算。
5. 输出电阻：将积分后的三角波信号输出。
三、工作过程运放三角波发生电路的工作过程如下：1. 初始状态：当电路刚开始工作时，输入方波信号被引入运放电路。
2. 反相放大：输入方波信号经过反馈电阻和输入电阻后，被运放进行反相放大。
3. 积分运算：反相放大后的信号被输入到积分器中，通过积分电容进行积分运算。
4. 输出三角波：积分后的信号被输出，形成输出的三角波信号。
在运放三角波发生电路中，反馈电阻和输入电阻的比例决定了反相放大的倍数，积分电容的大小和输入方波信号的频率决定了输出三角波信号的频率和幅度。
因此，在设计电路时需要根据实际需求选择合适的电阻和电容数值。
总结：运放三角波发生电路是一种通过运放实现方波信号到三角波信号的转换的电路。
通过运放的反相放大和积分特性，输入的方波信号经过放大和积分运算后，输出为三角波信号。
设计这样的电路需要选择适合的运放芯片、确定合适的反馈电阻和输入电阻比例、以及适当的积分电容大小。
通过合理设计和调整参数，可以得到所需的三角波信号。
运放组成的波形发生器电路装配与调试
运放组成的波形发生器电路装配与调试1．训练条件(1) 通用印制板或通用实验板, 集成运放(741、324)及相关元器件。
(2) 常用电子仪器及焊接或插接工具。
2．考核内容使用集成运算放大器组成的RC正弦波振荡器和滞回比较器, 连接成一个波形发生器, 要求: 能产生正弦波、方波两种波形。
其信号频率为2 kHz, 正弦波的峰值U om约为7 V, 方波幅值U opp约为-6～6 V3．考核要求(1) 进行设计计算, 确定电路方案及元件参数值, 画出电路原理图。
(2) 按图接线, 并进行调试, 直到满足设计要求。
用恰当的仪器进行测量, 记录数据与结果, 并作分析与小结。
(3) 电路设计中,要求正弦波振荡器具有稳幅措施, 方波发生电路要求具有较强的抗干扰能力。
4．评分标准表1 评分标准5．思考问题(1) 正弦波振荡器的稳幅环节是如何确定的, 简述稳幅原理。
(2) 如何估算正弦波信号的输出幅度。
(3) 方波产生电路要求有较强的抗干扰能力,为此, 设计应做何考虑？其抗干扰能力约为多少？(4) 是否有专用集成电路可产生以上两种波形, 简单加以说明。
6．课题解析⑴电路确定参考电路如图1所示, 图中各元器件参数值应根据课题要求对有关参数作设计计算, 进而正确选择元器件以达到课题要求。
图 3 正弦波-方波发生器原理图图中A 1是具有稳幅环节的RC 桥式正弦波振荡器, 课题中要求信号频率为2 kHz, 可作设计计算以确定各元件的取值。
电路的振荡频率公式为可先将RC 串、并联选频网络中的电容C 取值为0.01 μF, 再求得电阻R 的值, 此处可取8.2 k Ω(标准值)。
正弦波的输出幅度U om7 V,根据电路幅值估算公式式中,R 3′ 是指动态时R 3(取3 k Ω左右时)与两个二极管并联后的等效电阻,工程估算值约为1.1 k Ω。
当R 1也取3 k Ω时求得R 2的值约为8.73 k Ω, 考虑设置一个调节范围, 此处取10 k Ω的电位器。
集成运放波形发生电路设计
设计报告课题：集成运放波形发生电路设计姓名：唐**学号系别：物电系专业：电子信息科学与技术年级： 10电本一指导教师：2012年04 月09目录1. 设计任务 (3)1.1 基本要求 (3)1.2 发挥部分 (3)1.3 系统框图 (3)2. 单元电路的设计 (4)2.1 电源电路 (4)2.1.1 工作原理分析 (4)2.1.2 参数计算及器件选择 (4)2.2 方波三角波发生电路 (5)2.2.1 工作原理分析 (5)2.2.2 参数计算及器件选择 (6)2.3 正弦波电路 (6)2.3.1 工作原理分析 (6)2.3.2 参数计算及器件选择 (7)2.4 全波整流电路 (7)2.4.1 工作原理分析 (7)2.4.2 参数计算及器件选择 (7)3. 系统的测试 (8)3.1使用仪器和设备 (8)3.2 测试的方法和步骤 (8)3.3 结果分析 (10)4．总结 (11)5. 参考文献 (11)6. 附录 (11)附录一：器件清单 (11)附录二：仪器设备清单 (11)附录三：原理图 (12)附录四：PCB图 (13)附录五：实物图（正反面） (13)1. 设计任务1.1 基本要求在所学模拟电子技术课程知识基础上，选用合适的集成运放设计产生正弦波、方波、三角波的综合波形发生器。
其中要求：1、各输出波形的工作频率范围为100HZ~10KHZ连续可调。
2、正弦波幅值为±5V，失真度小于1.5%。
3、方波幅值为±5V，三角波幅值为±10V。
4、设计整个电路所需的直流电源。
1.2 发挥部分实现波形的占空比可调、实现全波整流电路1.3 系统框图图1 集成运放波形发生电路系统框图滞回比较器输出方波，方波经过积分器形成三角波，三角波经过二阶低通滤波电路形成正弦波，再经过全波整流输出直流电。
电源部分采用设计实验产生的+12V和-12V双直流电源供电。
2. 单元电路的设计2.1 电源电路2.1.1 工作原理分析图2：电源电路原理图本系统对电源电压稳定度要求较高，考虑到成本等因素，使用7812和7912三端稳压电路最为合适。
运放组成的波形发生器电路设计
运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试1．运放组成的波形发生器的单元电路运放的二个应用：⑴线性应用-RC正弦波振荡器⑵非线性应用-滞回比较器⑴RC正弦波振荡器RC桥式振荡电路如图3-9所示。
图3-9 RC桥式振荡电路RC桥式振荡电路由二部分组成：①同相放大器，如图3-9（a）所示。
②RC串并联网络，如图3-9（b）所示。
或图3-9（c）所示，RC串并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。
同相放大器的输出电压uo作为RC串并联网络的输入电压，而将RC串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压，当f=f0时, RC串并联网络的相位移为零，放大器是同相放大器，电路的总相位移是零，满足相位平衡条件，而对于其他频率的信号，RC串并联网络的相位移不为零，不满足相位平衡条件。
由于RC串并联网络在 f=f 0 时的传输系数F ＝1/3，因此要求放大器的总电压增益Au 应大于3，这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。
由R 1、R f 、V 1、V 2及R 2构成负反馈支路，它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。
只要适当选择R f 与R 1的比值， 就能实现Au>3的要求。
其中，Ｖ1、Ｖ2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。
① 振荡原理RC 桥式振荡电路如图3-9所示。
根据自激振荡的条件，φ=φa+Φf=2πn ，其中RC 串并联网络作为反馈电路，当f=fo 时，φf=0°，所以放大器的相移应为φa=0°，即可用一个同相输入的运算放大器组成。
又因为当f=fo 时，F=1/3，所以放大电路的放大倍数A ≥3。
起振时A>3，起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅，波形顶部容易失真。
为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。
其振荡频率由RC 串并联网络决定，图3-9（c ）为RC 桥式振荡电路的桥式画法。
RC 串并联网络及负反馈电路中的Rf+'2R 、R1正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名称的由来。
波形发生器的整体电路设计
目录第一章绪论- 1 -1 绪论………………………………...- 1 -第二章设计方案- 1 -2.1 方案………………………………- 1 - 2.2方框图…………………………….- 2 - 2.3工作过程………………………….- 2 -第三章波形发生器的基本原理- 2 -3.1 波形发生器的组成………………- 2 - 3.2 正弦波发生器……………………- 2 - 3.3 方波发生器………………………- 4 - 3.4 三角波发生器……………………- 6 - 3.5 直流稳压电源……………………- 8 - 第四章波形发生器的整体电路设计- 10-4.1 整体电路………………………..- 10 - 4.2 原理……………………………..- 11 -参考文献- 11 -附录：器件清单- 11 -第一章绪论1 绪论函数信号发生器是一种能够产生多种波形，通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。
信号发生器采用模拟电子技术，由分立元件构成振荡电路和整形电路，产生各种波形，这种信号发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。
一般的传统发生器都是采用的谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，获得所需频率。
但也可以根据频率合成技术来获得所需频率。
利用频率合成技术制成的信号发生器，被称为合成信号发生器。
随着微处理器性能的提高，出现了由微处理器、D/A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。
它扩展了波形发生器的功能，产生的波形也比以往复杂。
实质上它采用了软件控制，利用微处理器控制D/A,就可以得到各种简单波形。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
在测试与测量技术过程中，常用到已知函数波形的数字化生成，它在许多与测量有关的领域有着不可替代的作用。
例如，数字化仿真，常被用于算法研究、模型研究、系统辨识或以蒙特卡罗法搜索模型与算法。
任意波形发生器出现以后，给人们提供的不仅是一个通用的基础技术平台，而是在人们面前打开了通往无限宽广空间的一扇门，使得人们对于信号波形的掌握与应用再也不必局限于简单的正弦波、方波等几种有限的波形了，它可以按照人们提供的测量序列产生出几乎任意形状的连续波形信号。
LM324的波形变换电路(DIY)
集成运放LM324的波形变换电路设计一、设计目的1、掌握LM324的应用2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计二、设计原理1、原理：LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
2、LM324的特点：1、内部频率补偿2、直流电压增益高(约100dB)3、单位增益频带宽(约1MHz)4、电源电压范围宽：单电源(3—32V)、双电源(±1.5—±16V)5、低功耗电流，适合于电池供电6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流7、共模输入电压范围宽，包括接地8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)3、LM324引脚图4、LM324内部电路图三、实验设备与器件1、基本元件清单LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A)电阻： 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 ：2K 、10K 、20K 、50K 电容：0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF 电路板 1块 2、实验仪器直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。
四、设计要求使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1(a)，实现下述功能：使用低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。
(a)(b) 图1图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。
基于运放的方波发生器电路设计与仿真
基于运放的方波发生器电路设计与仿真方波发生器是一种能够产生方波信号的电路，通过将输入信号转换为方波信号，广泛应用于数字通信、计算机以及其他电子设备中。
本文将介绍基于运放的方波发生器的电路设计和仿真。
首先，我们需要了解方波信号的特性。
方波信号是一种在高电平和低电平之间快速切换的信号，其具有相等的上升时间和下降时间，并具有确定的高电平和低电平的幅度。
基于运放的方波发生器电路可以使用多种设计方案，其中一种常用的方案是使用非反相比例积分器电路结合比较器实现。
下面将介绍该电路设计的步骤：1. 选择运放：首先选择合适的运放，比如常用的OP-AMP运放，根据设计需求选择供电电压范围、增益带宽等参数适合的运放。
2. 比较器设计：将运放的非反相输入端连接到一个阈值电压源，该电压源确定了方波信号的切换点。
将运放的反相输入端连接到电路输出。
通过比较器的反相输入接收方波信号，并与阈值电压进行比较，从而实现输出信号的切换。
3. 比例积分器设计：在运放的非反相输入端连接一个电阻-电容积分网络。
该网络使输入信号按照一定的比例进行积分，并将积分结果提供给比较器进行比较。
通过调整电阻和电容的值，可以控制方波信号的频率和占空比。
4. 反馈设计：为了稳定和控制运放的工作点，我们需要添加适当的反馈网络。
一个常见的方案是在运放输出和非反相输入之间连接一个电阻，以提供负反馈。
5. 电源和耦合设计：为了确保电路的稳定工作，需要为运放提供适当的电源电压。
此外，还应添加耦合电容以消除直流偏置。
完成了电路设计后，接下来进行仿真以验证电路的性能。
使用常见的电路仿真工具如LTspice，Proteus等进行仿真。
在进行仿真时，首先设置适当的运放模型，根据厂商提供的参数和电路设计进行设定。
然后，应用适当的输入信号，并观察输出信号的波形特征和频率响应。
在仿真过程中，可以调整电阻和电容的值来改变方波信号的频率和占空比。
通过观察输出波形，可以评估设计的准确性和性能。
LM324波形发生器
大连海事大学电子线路课程设计题目：函数波形发生器专业班级：电子信息工程四班姓名：***学号：**********指导老师：***时间：基于LM324的简易波形发生器在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。
本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。
该波形发生器具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定，能产生方波、三角波和正弦波等电子信号，可以作为其它电子系统的信号发生模块电路。
目录1 方案设计与论证 (1)1.1 方案1 (1)1.2 方案2 (1)2 系统设计 (1)2.1 LM324芯片简介 (1)2.2 电路组成和工作原理 (2)2.3 电路设计与计算 (3)3 系统测试 (5)3.1 测试工具 (5)3.2数据测试与结果分析 (5)3.3 测试结论 (5)4 设计结论 (7)参考文献 (7)1 方案设计与论证1.1 方案1采用ICL8038集成函数信号发生器芯片外加电阻、电容元件，构成波形发生电路。
ICL8038集成函数信号发生器芯片是一种多用途的波形发生器芯片，它可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波。
它的振荡频率可以通过外加的直流电压进行调节，是一种压控集成函数信号发生器。
虽然ICL8038集成函数信号发生器的功能强大，但是它的价格昂贵，而且市面上也较难买到。
如果用ICL8038芯片来制作简易波形发生器系统，则会大大增加系统的制作成本。
1.2 方案2采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。
LM324是一种集成运算放大器芯片，它的内部有四个独立的运算放大器。
根据所学的知识，运算放大器可以构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路，可以分别产生方波、三角波和正弦波。
依靠这些电路的组合，就可以制作成简易波形发生器电路。
运放组成的波形发生器电路设计
运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试1．运放组成的波形发生器的单元电路RC正弦波振荡器⑵非线性应用线性应用--滞回比运放的二个应用：⑴较器RC正弦波振荡器⑴RC桥式振荡电路如图3-9所示。
图3-9 RC桥式振荡电路RC桥式振荡电路由二部分组成：①同相放大器，如图3-9（a）所示。
② RC串并联网络，如图3-9（b）所示。
或图3-9（c）所示，RC串并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。
同相放大器的输出电压uo作为RC串并联网络的输入电压，而将RC串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压，当f=f时, RC串并联网络的相位移为0零，放大器是同相放大器，电路的总相位移是零，满足相位平衡条件，而对于其RC 由于不满足相位平衡条件。
串并联网络的相位移不为零，RC他频率的信号，串并联网络在f=f 时的传输系数F＝1/3，因此要求放大器的总电压增益Au应0大于3，这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。
由R、R、f1V、V及R构成负反馈支路，它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。
221只要适当选择R与R的比值，就能实现Au>3的要求。
其中，Ｖ、Ｖ和2f11R是实现自动稳幅的限幅电路。
2R1f?f??1A0u?RC2R1①振荡原理，RC nf=2πφ=φa+Φ桥式振荡电路如图3-9所示。
根据自激振荡的条件，°，所以放大器的相移应φf=0f=fo其中RC串并联网络作为反馈电路，当时，，时，F=1/3°，即可用一个同相输入的运算放大器组成。
又因为当f=fo为φa=0起振后若只依靠晶体管的非线性来，3。
起振时A>3A所以放大电路的放大倍数≥稳幅，波形顶部容易失真。
为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。
其振荡频串并RCRC桥式振荡电路的桥式画法。
）为率由RC串并联网络决定，图3-9（c'Rf+联网络及负反馈电路中的R1正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名、R2 RC串并联网络中，称的由来。
lm324运放波多形发生器实训报告(一)
lm324运放波多形发生器实训报告(一)LM324运放波形发生器实训报告实验目的本实验旨在通过使用LM324运放芯片，设计并制作一种能够输出多种波形的波形发生器电路。
实验原理波形发生器电路是一种能够输出特定频率和波形的电路。
它通常包括振荡电路和放大电路两部分。
在本实验中，我们使用了LM324运放芯片来设计这个电路。
LM324是一种四路运放，它可以供电单电源或双电源，广泛应用于各种电子设备中。
本实验中设计的波形发生器电路由一个振荡器和一个多路放大器构成。
在振荡器中，使用了电容和电阻来形成RC正弦波振荡电路，其中，通过改变电容或电阻的阻值，可以改变振荡的频率和波形类型。
在多路放大器中，使用了LM324芯片的四个运放放大电路，可以对振荡电路输出的信号进行幅值调节，并输出正弦波、方波、三角波和锯齿波等多种波形。
实验器材1.万用表2.电容、电阻等元器件3.LM324运放芯片4.示波器实验步骤1.将电容和电阻依据电路图连接成RC正弦波振荡电路2.将LM324芯片按照电路图接入电路，其中四路运放接到不同的放大电路中3.对电路进行电路板设计，并焊接电路板4.在实验台上进行电路调试，测量并记录各种波形的幅度、频率等参数5.对电路进行性能测试，在示波器上观察和记录各种波形输出情况实验结果及分析经过实验，我们得到了正弦波、方波、三角波和锯齿波等多种波形输出，波形幅度和频率均可以进行调节。
此外，我们还发现，在LM324芯片的使用下，电路的输出稳定性和精度都得到了明显的提高，输出波形质量更加优良。
总体来说，该电路设计实验成功，并可以应用于多种需要波形发生器的实际应用场景中。
实验总结通过本次实验，我们掌握了LM324运放波形发生器的基本原理和设计方法。
同时，我们也深刻认识到了电路设计中对元器件和电路板质量的要求，以及对电路调试和性能测试的重要性。
未来，在实际工作中，我们将继续深入研究和应用LM324运放芯片及其相关电路设计技术，为电子设备的制作和应用提供更加优秀的技术支持。
集成运放波形产生电路
因为： A 0 在 f0 处 F 0,
ห้องสมุดไป่ตู้
满足相位条件：
AF 0
振幅条件： AF=1
F1 3
只需：A=3
输出正弦波频率：
f0
1
2RC
引入负反馈： A=1+RF / R1 起振的幅值条件 RF≥2R1
具有自动稳幅的振荡电路
由于以上电路依靠集成运 放运用的非线性进行限幅，波 形会产生较大失真。 稳幅原理： 使负反馈深度随 输出振幅的变化而自动改变。 稳幅电路：起振时D1、D2不 导通，Rf 略大于2R1。随着uo 的增加， D1、D2逐渐导通， Rf被短接，增益A自动下降， 起到稳幅作用。
实验内容
注意事项
改变RW，使得电容器C的充、放电时间常 数不同，即可得到不同斜率的锯齿波。改变R、 C和RW均可改变锯齿波周期。
实验电路板
实验目的 实验原理 实验内容 注意事项
三、实验内容
1，RC桥正弦波形成电路 2，方波形成电路 3，锯齿波形成电路
测试内容参见教材。 有正常输出的，按要求定量测一组波形。观 测调节电位器有何影响？并得出结论。 无正常输出的，记录其现象。
2、用555定时器组成的施密特触发器，当VCC=12V， 电压控制端悬空时，VTH、VTL、∆V各为多少？
（8V，4V，4V）当VCC=6V，VCO=8V时，VTH、VTL、 ∆V各为多少？（8V，4V，4V）
3、用555定时器组成的多谐振荡器，只改变电容C的 大小能够改变振荡器输出电压占空比系数吗?
2、可用什么方法改变方波形成电路的输 出电压大小？
复习
复习已做过的实验 实验报告 思考题 试卷模版
实验报告及问题
1、画波形要规范，标出频率幅度值 2、 方波和TTL信号 3、74LS194构成环形计数器波形观测 4、测试两路信号应地线重合 5、555定时器电路连接要正确 6、74LS161时序的测试 7、SW开关连接到何处 8、正负电源的连接 9、调幅波的测试，波形稳定显示
最常用的运放产生三角波方波电路分析设计
如图1所示为由集成运放构成的方波和三角波发生器电路，如图2所示为由集成运放构成的方波和三角波发生器的输出波形图。
在图1所示的电路中，第一级A1组成迟滞电压比较器，输出电压u o1为对称的方波信号。
第二级A2组成积分器，输出电压u。
为三角波信号。
(1)
(2)
下面简述此方波、三角波发生器电路的工作原理。
设稳压管的稳压值为U z，则电压比较器输出的高电平为+U z，低电平为－U z，由图1可得，A1同相端的电压为
由于此电压比较器的u=0，令u＋＝0，则可求得电压比较器翻转时的上、下门限电位分别为
比较器输出±U z经电位器RP分压后，加到积分器的反相输人端。
设分压系数为n，则积分器输入电压为±nU z，反相积分器的输出电压为
由以分析可知，改变U z可改变输由电压u01,U0 的幅度：改变R1/R2的比值，可改方波、三角波的周期或频率，同时影响三角波输出电压的幅度，但不影响方波输出电压的幅度；改变而和R．C，可改变频率，而不影响输出电压的幅度。
基于运算放大器的三角波波发生器设计
摘要 (3)第一章三角波发生器方案及工作原理 (4)1.1三角波发生器方案的选择 (4)1.2三角波发生器工作原理 (4)1.3主要参数估算 (5)1.4 LM324运算放大器工作原理 (6)第二章仿真结果及分析 (7)2.1仿真原理图 (7)2.2仿真结果 (8)2.3数据处理与分析 (10)2.4误差分析 (10)第三章课设体会 (11)参考文献 (11)在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。
信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。
可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形,广泛地应用于各大院校和科研场所。
随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。
本次设计用运放来组成RC积分电路，来实现三角波输出。
它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源。
本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。
将其接入电源，具有实际的应用价值。
并通过在示波器上观察波形及数据，得到结果。
电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波。
NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借NI Multisim，可以立即创建具有完整组件库的电路图。
本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。
第一章三角波发生器方案及工作原理1.1三角波发生器方案的选择三角波的频率可调可有两种方案选择，一种通过调节RC积分电路的R或C，另一种为压控振荡器，通过调节输入电压Vi调节频率，第一种方案电路简单易懂，简便易行，容易操作及仿真，因此本设计采用第一种方案。
LM324波形发生器
大连海事大学电子线路课程设计题目：函数波形发生器专业班级：电子信息工程四班姓名：褚明笛学号：2220132198指导老师：张雅楠时间：基于LM324的简易波形发生器在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。
本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。
该波形发生器具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定，能产生方波、三角波和正弦波等电子信号，可以作为其它电子系统的信号发生模块电路。
目录1 方案设计与论证 (1)1.1 方案1 (1)1.2 方案2 (1)2 系统设计 (1)2.1 LM324芯片简介 (1)2.2 电路组成和工作原理 (2)2.3 电路设计与计算 (3)3 系统测试 (5)3.1 测试工具 (5)3.2 数据测试与结果分析 (5)3.3 测试结论 (5)4 设计结论 (7)参考文献 (7)1 方案设计与论证1.1 方案1采用ICL8038集成函数信号发生器芯片外加电阻、电容元件，构成波形发生电路。
ICL8038集成函数信号发生器芯片是一种多用途的波形发生器芯片，它可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波。
它的振荡频率可以通过外加的直流电压进行调节，是一种压控集成函数信号发生器。
虽然ICL8038集成函数信号发生器的功能强大，但是它的价格昂贵，而且市面上也较难买到。
如果用ICL8038芯片来制作简易波形发生器系统，则会大大增加系统的制作成本。
1.2 方案2采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。
LM324是一种集成运算放大器芯片，它的内部有四个独立的运算放大器。
根据所学的知识，运算放大器可以构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路，可以分别产生方波、三角波和正弦波。
依靠这些电路的组合，就可以制作成简易波形发生器电路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
运放组成的波形发生器电
路设计
This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试
1． 运放组成的波形发生器的单元电路
运放的二个应用：⑴ 线性应用-RC 正弦波振荡器 ⑵ 非线性应用-滞回比较器 ⑴ RC 正弦波振荡器
RC 桥式振荡电路如图3-9所示。
图3-9 RC 桥式振荡电路
RC 桥式振荡电路由二部分组成：
① 同相放大器，如图3-9（a ）所示。
② RC 串并联网络，如图3-9（b ）所示。
或图3-9（c ）所示，RC 串并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。
同相放大器的输出电压uo 作为RC 串并联网络的输入电压，而将RC 串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压，当f=f 0时, RC 串并联网络的相位移为零，放大器是同相放大器，电路的总相位移是零，满足相位平衡条件，而对于其他频率的信号，RC 串并联网络的相位移不为零，不满足相位平衡条件。
由于RC 串并联网络在 f=f 0 时的传输系数F ＝1/3，因此要求放大器的总电压增益Au 应大于3，这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。
由R 1、R f 、V 1、V 2及R 2构成负反馈支路，它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。
只要适当选择R f 与R 1的比值， 就能实现Au>3的要求。
其中，Ｖ1、Ｖ2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。
1
1R R A f u +
=RC
f π210=
① 振荡原理
RC 桥式振荡电路如图3-9所示。
根据自激振荡的条件，φ=φa+Φf=2πn ，其中RC 串并联网络作为反馈电路，当f=fo 时，φf=0°，所以放大器的相移应为φa=0°，即可用一个同相输入的运算放大器组成。
又因为当f=fo 时，F=1/3，所以放大电路的放大倍数A ≥3。
起振时A>3，起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅，波形顶部容易失真。
为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。
其振荡频率由RC 串并联网络决定，图3-9（c ）为RC
桥式振荡电路的桥式画法。
RC 串并联网络及负反馈电路中的Rf+'2
R 、R1正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名称的由来。
在RC 串并联网络中，
取C C C R R R ====2121，
当虚部为零，即)/(11221C R C R ωω=时，3/1=F
② 稳幅原理
V 1、V 2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。
V 1、V 2仅一只导通，导通的二极管和R 2并联等
效电阻为'2R 。
根据同相放大器的放大倍数计算公式：1
'
2
1R R R A f ++=可知输出电压幅度与
'2
R 有关。
)1()1(1
11111//
1
2
121211222211
222
2122
22
2221
11C R C R j R R C C C R j R C j R C R j R Z Z Z U U F C R j R C j R Z C j R Z o f ωωωωωωωω-+++
=++
++=
+==+=
=+=⋅⋅
⋅
Ⅰ. 振荡小时，'2
R 大，放大倍数大，补偿输出电压幅度。
如图3-10所示A 、B 点。
Ⅱ. 振荡时大，'2
R 小，放大倍数大，补偿输出电压幅度。
如图3-10所示C 、D 点。
图3-10 自动稳幅原理
2．运放组成的波形发生器电路设计
⑴ 运放组成的波形发生器电路设计要求
使用集成运算放大器组成的RC 正弦波振荡器和滞回比较器，连接成一个波形发生器，要求：能产生正弦波、方波两种波形。
其信号频率为2KHz ，正弦波的峰值U om 约为7V ，方波幅值U opp 约为-6～6V 。
参考电路如图3-11所示，电路由二部分组成：RC 桥式正弦波振荡电路，滞回比较器。
图中各元器件参数值应根据要求对有关参数作设计计算,进而正确选择元器件以达到设计要求。
图3-11 正弦波-方波发生器原理图
⑵ RC 桥式正弦波振荡电路设计：
图3-11中A 1是具有稳幅环节的RC 桥式正弦波振荡器，电路要求信号频率为2KHz ，可作设计计算以确定各元件的取值。
电路的振荡频率公式为：
可先将RC 串、并联选频网络中的电容C 取值为0.01μF ，再求得电阻R 的值，此处可取8.2K Ω(标准值)。
正弦波的输出幅度Uom 要求约为7V ，根据电路幅值估算公式：
RC
f π21
=
'
3
'
321om )
(6.0R R R R U ++=
式中,R 3′是指动态时R 3(取3K Ω左右时)与两个二极管并联后的等效电阻，工程估算值约为1.1K Ω。
当R1也取3K Ω时求得R 2的值约为8.73K Ω，考虑设置一个调节范围，此处取10K Ω的电位器。
当然更理想的是可用一个6.2K Ω的固定电阻和一个5K Ω的电位器串联来代替10K Ω的电位器。
⑶ 滞回比较器设计：
A 2是根据电路要求(电路的抗干扰能力强)而选用的滞回电压比较器。
用两个稳定电压为6V 的稳压二极管作为电路输出的限幅电路。
在保证该电路上、下限阈值电压在A1正弦波的输出幅值7V 之内，确定R 4、R 5的大小。
正弦波振荡变换为方波如图3-12所示。
根据A1正弦波的输出1o u =-7～7V 和方波幅值Uopp 约为-6～6V 可知，6±=om U V 。
上、下限阈值电压差：
若R 4=4.7K ，u 1=4V ，则由
得R 5=9.4K ，
3. 运放组成的波形发生器电路装配与调试
⑴ 组装与调试目的
① 学会使用单运放集成电路LM741；
② 学会用基本电路组成实用电路的方法；
14
125
44
2＜u R R R om
U TH U =+=∆8
125
7.47
.462==+⨯
⨯=∆u R TH U
③ 学会系统的测量与调试。
⑵ 组装与调试的设备与器材
通用印制板或通用实验板，LM741两片，稳压管20W7一只，电阻、电容、电位器
若干，±12V 直流稳压电源1台，万用表1块，双踪示波器1台及焊接或插接工具。
⑶ 组装与调试步骤
计算出电路设计值后，即可着手装接和调试。
不论是插接还是焊接均应保证元器件排列合理、接线正确、接触可靠。
检查电路连接无误后才能通电调试。
本电路可先进行分级调，在二者均能正常工作后再联调。
大致步骤如下:
① 调试正弦波振荡器电路，为满足起振条件，注意应使负反馈放大器的电压放大倍数大于3。
用示波器检测该电路的输出波形，调节R 2的值，直至示波器显示正常而稳定的正弦波。
注意：R 2太小电路无法起振，而太大则会失真。
② 用示波器测量该电路的振荡频率与输出幅值的大小。
适当修改R 、C 的数值，以满足频率为2KHz 的要求。
微调R 2电位器的大小,在保证输出正常波形的条件下获得所需的7V 的输出幅值。
③ 调试滞回比较器电路。
用信号发生器产生一个2KHz 正弦波作为该电路的输入信号,用示波器测量输出波形。
适当调节R 4、R 5的比例直到输出一个方波为止。
需注意的是正弦波的幅值应在7V 左右，由R 4、R 5分压获得的上、下限阈值电压一定要小于该幅值。
④ 联调。
在各级单元电路调试完毕后，则可将两者相连，做总调直到工作正常为止，进而测量各有关参数。
1
3
2v 1R R R A ++
=。