波形产生电路实验报告之欧阳学文创作

波形产生电路实验报告

欧阳学文

一、实验目的

1. 通过实验掌握由集成运放构成的正弦波振荡电路的原理与设计方法；

2. 通过实验掌握由集成运放构成的方波（矩形波）和三角波（锯齿波）振荡电路的原理与设计方法。

二、实验内容

1. 正弦振荡电路

实验电路图如下图所示，电源电压为。

（1）缓慢调节电位器，观察电路输出波形的变化，解释所观察到的现象。

（2）仔细调节电位器，使电路输出较好的正弦波形，测出振荡频率和幅度以及相对应的之值，分析电路的振荡条件。（3）将两个二极管断开，观察输出波形有什么变化。

2. 多谐振荡电路

（1）按图2 安装实验电路（电源电压为±12V）。观测、波形的幅度、周期（频

率）以及的上升时间和下降时间等参数。

（2）对电路略加修改，使之变成矩形波和锯齿波振荡电路，即

为矩形波，

为锯齿波。要求锯齿波的逆程（电压下降

段）时间大约是正程（电压上升段）时间的 20％ 左右。观测、的波形，记录它们的幅度、周期（频率）

等参数。

3. 设计电路测量滞回比较器的电压传输特性。 三、预习计算与仿真 1. 预习计算

（1）正弦振荡电路

由正反馈的反馈系数为：

由此可得RC 串并联选频网络的幅频特性与相频特性分别为

易知当RC

1

0==ωω时，•

f V 和•

o V 同相，满足自激振荡的相位条件。

若此时f

3v A >，则可以满足f 1v A F >，电路起振，振荡频率为

000

111

994.7Hz 1.005ms 2216k 10nF f T RC f ππ=

====⨯Ω⨯，。

若要满足自激振荡，需要满足f v A F 在起振前略大于1，而

max 1 3

F=，令f3

v

A=，即满足条件的Rw应略大于10kΩ。（2）多谐振荡电路

对电路的滞回部分，输出电压

，当时，可以得到。

由，所以得到：。

2. 仿真分析

（1）正弦振荡电路

仿真电路图：

仿真得到的测量数据总结如下（具体见仿真报告）：

（1）为0时，无波形产生

（2）调节恰好起振时

频率峰值/V 仿真值10.15 987.17 1.555 （3）调节使输出电压幅值最大

频率峰值/V 仿真值17.81 987.17 10.388 （2）多谐振荡电路

仿真电路图：

得到的数据整理如下：

幅度/V 周期

/us

上升时

间/us

下降时

间/us

幅度/V 周期

/us

仿真值 6.535 409.09 208.33 204.55 2.907 420.46 （3）矩形波和锯齿波发生电路

仿真电路图：

仿真结果整理如下：

幅度/V 周期

/ms

上升时

间/ms

下降时

间/ms

幅度/V 周期

/ms

仿真值 6.539 1.600 1.335 0.265 2.804 1.600 （4）滞回比较器电压传输特性的测量

仿真电路图：

仿真结果整理如下：

仿真值-2.197 2.197 -6.540 6.540

四、实验数据记录与处理

1. 正弦振荡电路

（1）为0时，无波形产生

（2）调节恰好起振时

频率峰值/V 理论值10.0 994.7 ———

仿真值10.15 987.17 1.555

实验值10.33 1024.1 0.905 相对误差/％ 3.3 2.96 -41.8

此时的波形：

（3）调节使输出电压幅值最大

频率峰值/V 理论值———994.7 ———

仿真值17.81 987.17 10.388

实验值18.52 932.63 10.250 相对误差/％ 3.99 -6.24 -1.33

此时的波形：

（4）将两个二极管断开观察从小打大变化时的波形是如何变化的

调节电阻使得恰好起振时的波形和继续调大电阻后的输出电压波形依次为：

由波形变化可以看出，当调节电阻使得电路刚好出现振荡时输出电压幅值就已经到达最大值，并且有一点的失真现象，当继续调大电阻时，输出电压波形失真更加严重。2. 多谐振荡电路

输出电压波形为：实验数据整理如下：

幅度

/V 周期

/us

上升时

间/us

下降时

间/us

幅度/V 周期

/us

仿真值 6.535 409.09 208.33 204.55 2.907 420.46

实验值 6.150 424.72 212.0 212.0 3.20 424.72

相对误差-5.89％ 3.82％ 1.76％ 3.64％10.08％ 1.01％3. 矩形波和锯齿波发生电路

实验测得的数据整理如下：

幅度/V 周期

/ms

上升时

间/ms

下降时

间/ms

幅度/V 周期

/ms

仿真值 6.539 1.600 1.335 0.265 2.804 1.600

实验值 6.050 1.616 1.350 0.270 3.10 1.626

相对误差-7.48％ 1.00％ 1.12％ 1.89％10.56％ 1.63％4. 滞回比较器电压传输特性的测量

实验数据整理如下：

仿真值-2.197 2.197 -6.540 6.540

实验值-2.015 2.054 -6.00 6.00

相对误差/％8.28 6.51 8.26 8.26

误差分析：