基于运算放大器的正弦波发生器
采用运算放大器设计正弦波振荡器 (1)
采用运算放大器设计正弦波振荡器(1)2006-12-26 作者：来源：互联网浏览次数：1088 文字大小：【大】【中】【小】振荡的判居一个反馈系统的典型形式如图1所示,下式给出任何一个反馈系统的特性（一个放大器与源的反馈元件构成一个反馈系统）。
VOUT/VIN=A/(1+Aβ) (1)振荡是由不稳定的状态引起的,反馈系统处于不稳定状态是由于传递函数不满足稳定条件所引起的。
当（1+Aβ）=0时,公式1等于∞,这表示VIN=0时,存在VOUT°因而设计一个振荡器的关键是确保Aβ=-1（巴克豪森判据）,或者使用复数形式的Aβ=1<-180°。
-18 0°相移判据适用于负反馈系统,而0°相移适用于正反馈系统。
当Aβ=-1时,反馈系统的输出电压变为无限大,当输出电压趋近于任何一个电源电压时,放大器中的有源器件改变增益,引起A值的改变,使Aβ≠-1,从而,振荡衰减,并最终停下来。
这里可能出现三种情况之一：第一,由于饱和或截止的非线性,可以使系统趋于稳定;第二,超始的振荡,可能引起系统的饱和（或截止）,并且在系统变为线性状态并向远离电源电压方向变化之前,可使这种状态保持很长一段时;第三,系统保持线性状态并向远离电源电压方向变化。
两者交替产生高度失真的振荡（通常为准方波）,而形成的振荡器被称为张弛振荡器。
三者交替产生正弦波振荡器。
所有振荡器都是由TLV247X运算放大器、5%精度的电阻和20%精度的电容构成的,从而元件的容差引起理想值与测量值之间差别。
振荡器中的相移公式Aβ=1<-180°中的180°相移是由有源元件和无源元件引入的,像任何精心设计的反馈电路那样,使振荡器取决于无源元件的相移,因为它精确且几乎不漂移。
应使由有源元件提供的相移最小,因为它随湿度而变化,有个很大的初始偏差,并且是与器件相关的。
应这样来选择放大器,使得它们在振荡频率处的相移极小或没有。
正弦波发生器
在图2.18中，运算放大器A2 的作用是把运算放大器A1 的单向输出电压转变为双向输出。
其原理是将A2 的输入端∑通过电阻R1 与参考电源VREF 相连。
VREF 经R1 向A2 提供偏流I1，其电流方向如图所示。
因此，运算放大器A2 的输入电流为两支路电流I1，I2 之代数和。
由图2.18所示可求出D/A转换器的总输出电压
将一个周期（360度）的正弦波的幅值（-5v~+5v）分为256个点，每两点的间隔为（360/256=1.4度），计算每个点对应的电压幅值所对应的数字量，放入表格中。
计算时可取波形的四分之一计算好各点对应的值，根据对应关系，复制其他区域各值。
然后
循环送数，在V0输出端可获得连续的正弦波。
用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路
物理与电子工程学院《模拟电路》课程设计题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路专业电子信息工程专业班级14级电信1班学号1430140227学生姓名邓清凤指导教师黄川完成日期：2015 年12 月目录1 设计任务与要求 (3)2 设计方案 (3)3设计原理分析 (5)4实验设备与器件 (8)4.1元器件的引脚及其个数 (8)4.2其它器件与设备 (8)5实验内容 (9)5.1 RC正弦波振荡器 (9)5.2方波发生器 (11)5.3三角波发生器 (13)6 总结思考 (14)7 参考文献 (15)用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路姓名：邓清凤电子信息工程专业[摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。
电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。
[关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器1 设计任务与要求（1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。
（2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。
（3）撰写课程设计报告。
（4）答辩、并提交课程设计报告书2 设计方案方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。
缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。
图1 集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路方案二：用8038制作的多波形信号发生器优点：具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件缺点：成本较高。
正弦波转模拟量
正弦波转模拟量一、什么是正弦波转模拟量？正弦波转模拟量是指将正弦波信号转换成模拟电压或电流输出的过程。
在工业自动化控制中，常用的传感器输出信号一般为电压或电流信号，而某些需要使用正弦波信号进行控制的场合，就需要将正弦波信号转换成模拟电压或电流输出。
二、实现正弦波转模拟量的方法1. 基于数字信号处理的方法基于数字信号处理的方法是将正弦波信号进行采样，然后通过数字滤波器滤除高频噪声和谐波，最后将处理后的数字信号通过数模转换器（DAC）转换成相应的模拟电压或电流输出。
这种方法具有高精度、稳定性好等优点，但需要较高的计算能力和较复杂的硬件支持。
2. 基于运算放大器（Op-Amp）的方法基于运算放大器（Op-Amp）的方法是将输入的正弦波信号经过放大、滤波等操作后再通过运放输出相应的模拟电压或电流。
这种方法实现简单、成本低廉，但精度和稳定性较数字方法略有不足。
三、基于运算放大器的正弦波转模拟量电路设计1. 正弦波信号输入正弦波信号可以通过信号发生器、振荡器等设备产生，也可以通过模拟电路产生。
输入的正弦波信号需要经过放大和滤波处理后才能输出相应的模拟电压或电流。
2. 放大电路设计放大电路是将输入的正弦波信号进行放大处理，以便后续的滤波和输出。
一般采用非反馈式运算放大器实现，具体的电路设计需要根据实际情况进行选择。
3. 滤波电路设计滤波电路是为了去除输入信号中的高频噪声和谐波，保留正弦波信号本身。
一般采用低通滤波器实现，具体的滤波器类型和参数需要根据实际情况进行选择。
4. 输出电路设计输出电路是将经过放大和滤波处理后的正弦波信号转换成相应的模拟电压或电流输出。
一般采用非反馈式运算放大器作为输出级别实现，同时需要根据输出要求选择合适的负载。
四、正弦波转模拟量的应用正弦波转模拟量在工业自动化控制中有着广泛的应用，例如：1. 交流电机控制：通过将交流电源输出的正弦波信号转换成相应的模拟电压或电流输出，实现对交流电机的精确控制。
基于LM324的方波、三角波、正弦波发生器(含原理图)讲解
课程设计(论文)说明书题目：方波、三角波、正弦波发生器院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：2012年12 月 5 日摘要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，并通过在显示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，并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。
NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借NI Multisim ，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用0工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。
关键词：电源、波形、比较器、积分器、MultisimAbstractThis paper introduces a circuit connection, to achieve the basic functions of function generator. Their access to power, and through the display of waveform and data, and get the result.A voltage comparator to achieve a square wave output, in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation, an quickly, easily, efficiently for circuit design and verification. With NI Multisim, you can immediately create a complete component library circuitdiagram, and the use of 0 industry standard SPICE simulator to mimic circuit behavior. This design is the use of Multisim software in circuit diagram and carry out simulationKey words: power, waveform, comparator, an integrator, a converter circuit, Multisim目录1 设计任务---------------------------------------11.1 电路设计任务------------------------------11.2 电路设计要求------------------------------12正弦波、方波发生器的组成------------------------12.1 原理框图----------------------------------12.2 原理分析----------------------------------12.3 放大器功能及管脚图------------------------23 系统中各模块设计--------------------------------23.1方波-三角波-正弦波-------------------------23.1.1方波形仿真图-----------------------------43.1.2三角波仿真电路图以及仿真图---------------43.1.3正弦波仿真图-----------------------------63.1.4实验设计电路图---------------------------63.1.5实验电路PCB图---------------------------73.1.6参数设计---------------------------------73.2元器件型号---------------------------------94 电路调试---------------------------------------104.1 安装正弦波、方波发生器- ------------------134.2调试正弦波、方波发生器---------------------134.3调试结果展示------------------------------134.3.1方波实验波形图--------------------------114.3.2三角波实验波形图------------------------114.3.3正弦波实验波形图------------------------124.3.4实际电路图及实物图展示------------------124.4性能指标测量与误差分析--------------------135 实验总结--------------------------------------13谢辞、参考文献-----------------------------------14一设计任务1.1 任务设计制作一个方波-三角波-正弦波发生器。
正弦波有效电路
正弦波有效电路
正弦波有效电路可以采用多种不同的配置，其中一种常用的设计是使用运算放大器和RC电路。
这种电路利用运算放大器作为放大器，将一个通过RC电路的信号进行放大，从而产生正弦波输出。
RC电路由一个电阻R和一个电容C组成，它们以特定的方式连接在一起。
这个电路可以作为正弦波发生器，因为它能够将输入的直流信号转换为交流信号。
在RC电路中，电阻和电容值的特定比值决定了输出信号的频率。
通过改变电阻或电容的值，可以调整输出信号的频率。
另外，还可以通过将多个RC电路串联或并联来提高输出信号的幅度或改变其频率特性。
通过这些方式，可以设计出适合特定需求的正弦波有效电路。
需要注意的是，由于电路中的元件值会受到温度、湿度等环境因素的影响，因此产生的正弦波可能会存在一定的失真。
为了获得更好的输出信号质量，可以选择具有高精度、低温度系数等特性的元件，并在电路设计中进行适当的调整和补偿。
基于LM324的方波、三角波、正弦波发生器(含原理图)
课程设计(论文)说明书题目：方波、三角波、正弦波发生器院（系）：专业：学生：学号：指导教师：职称：2012年12 月 5 日....摘要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，并通过在显示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，并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。
NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借NI Multisim ，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用0工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。
关键词：电源、波形、比较器、积分器、MultisimAbstractThis paper introduces a circuit connection, to achieve the basic functions of function generator. Their access to power, and through the display of waveform and data, and get the result.A voltage comparator to achieve a square wave output, in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation, an quickly, easily, efficiently for circuit design and verification. With NI Multisim, you can immediately create a complete component library circuitdiagram, and the use of 0 industry standard SPICE simulator to mimic circuit behavior. This design is the use of Multisim software in circuit diagram and carry out simulationKey words: power, waveform, comparator, an integrator, a converter circuit, Multisim..目录1 设计任务---------------------------------------11.1 电路设计任务------------------------------11.2 电路设计要求------------------------------12正弦波、方波发生器的组成------------------------12.1 原理框图----------------------------------12.2 原理分析----------------------------------12.3 放大器功能及管脚图------------------------23 系统中各模块设计--------------------------------23.1方波-三角波-正弦波-------------------------23.1.1方波形仿真图-----------------------------43.1.2三角波仿真电路图以及仿真图---------------43.1.3正弦波仿真图-----------------------------63.1.4实验设计电路图---------------------------63.1.5实验电路PCB图---------------------------73.1.6参数设计---------------------------------73.2元器件型号---------------------------------94 电路调试---------------------------------------104.1 安装正弦波、方波发生器- ------------------134.2调试正弦波、方波发生器---------------------134.3调试结果展示------------------------------134.3.1方波实验波形图--------------------------114.3.2三角波实验波形图------------------------114.3.3正弦波实验波形图------------------------124.3.4实际电路图及实物图展示------------------124.4性能指标测量与误差分析--------------------13..5 实验总结--------------------------------------13辞、参考文献-----------------------------------14....一 设计任务1.1 任务设计制作一个方波-三角波-正弦波发生器。
运放正弦波发生电路
运放正弦波发生电路
运放正弦波发生电路是一种使用运放（操作放大器）构建的电路，可以产生稳定的正弦波信号。
以下是一种常见的运放正弦波发生电路，称为综合反馈振荡器（也称为Wien桥振荡器）：
首先，将一个运放作为放大器使用。
将运放的非反相输入端（+）和反相输入端（-）通过两个相等的电阻连接，并与一个电容并联，形成一个反馈网络。
然后，将输出端与反相输入端通过一个电容连接。
接下来，在反馈网络的输出端与非反相输入端之间添加一个可变电阻，用于调节振荡频率。
最后，通过电源为运放提供正负电压供电。
当电路开始工作时，由于反馈网络的存在，运放会放大信号，并将其输出到反馈网络。
通过适当选择电阻和电容的值，可以实现正反馈和负反馈之间的平衡，从而产生稳定的正弦波输出。
需要注意的是，为了使运放正弦波发生电路产生稳定的正弦波输出，需要正确选择电阻、电容和电源电压等参数，并保持适当的反馈网络的连接方式。
此外，一些调整和校准可能需要在实际搭建电路时进行，以确保输出的正弦波信号质量和稳定性。
基于运放的信号发生器设计
北京工业大学课程设计报告模电课设题目基于运放的信号发生器设计班级：1302421学号：13024219姓名：吕迪组号：72015年6月一、设计题目基于运放的信号发生器设计二、设计任务及设计要求（一）设计任务本课题要求使用集成运算放大器制作正弦波发生器，在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激震荡而产生正弦波输出的电路。
经过波形变换可以产生同频三角波、方波信号。
（二）设计要求基本要求：使用LM324，采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围,360Hz～100kHz。
输出信号幅度可调，使用单电源供电以及增加功率。
（三）扩展要求（1）扩大信号频率的范围；（2）增加输出功率（3）具有输出频率的显示功能。
三、设计方案（一）设计框图（二）设计方案选择思路我们在模电课上学过几种正弦波振荡器的基本电路，包括RC串并联正弦波振荡器、电容三点式正弦波振荡器以及电感三点式正弦波振荡器。
因为题目要求设计基于运放的正弦波发生器，我们就确定将RC串并联网络正弦波振荡器作为我们设计的基础电路，因为此振荡器适用于频率在1MHz一下的低频正弦波振荡器而且频率调节方便，我们打算先通过计算搭建RC正弦波振荡电路，测试基本电路达到的频率及幅值范围，再在这一基础上进行放大，使频率及幅值与设计要求相符合，因此设计出了二级反向放大这一模块。
最后，为了提高电路的输出功率，减小电路的输出阻抗，再设计电压跟随器这一模块来完善整个电路。
由此，我们确定出三个模块：RC正弦波振荡电路，二级反向放大电路，电压跟随器，并准备从基础模块入手，分模块实现，并根据实际情况不断调整改进原先的设计方案。
（三）元器件清单芯片：LM324*2 40106*1二极管：1N4148*2电容：10μF*1、10nf *4电阻：2k*1 、10k*4 、51k*1 、82k*1 、91k*1 、100k滑动变阻器*1、220k*1电位器：50k双联*1、10k*2、50k*1（四）芯片资料LM324包含四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器。
运放正弦波发生电路
运放正弦波发生电路运放正弦波发生电路是一种常用的电路，在信号处理和波形生成中发挥重要作用。
它可以将输入信号转换为正弦波信号，并经过调节得到所需的频率和幅值。
本文将介绍运放正弦波发生电路的原理、组成部分以及其应用场景等内容。
一、原理介绍运放正弦波发生电路的基本原理是利用运放的放大和反相放大特性，通过反馈将运放设置为振荡状态，从而输出稳定的正弦波信号。
在运放中，输入信号在正相位和负相位之间不断反转，并经过放大后输出。
二、组成部分1. 运放（Operational Amplifier）：运放是正弦波发生电路的核心组成部分，它是一种高增益、差分输入的放大器。
运放具有稳定性好、带宽高等特点，可以实现正弦波的放大和输出。
2. 反馈电路：反馈电路起到稳定振荡和调节输出信号幅值的作用。
常见的反馈电路有正反馈和负反馈，其中负反馈应用更为广泛。
3. RC网络：RC网络是运放正弦波发生电路中的一个重要组成部分，它通过调节RC元件的参数（如电容和电阻）来控制输出信号的频率和幅值。
三、工作原理运放正弦波发生电路的工作原理是通过输入信号与反馈信号之间的级联作用，使运放处于振荡状态。
具体工作步骤如下：1. 初始化：根据设计要求，选择合适的电容和电阻值，并将它们连接到适当的端口。
2. 反馈设置：将输出信号经过适当的衰减和相位移后引入到运放的反相输入端，实现负反馈。
3. 工作开始：给运放的非反相输入端提供初值，同时启动运放的工作。
4. 振荡产生：由于反馈的作用，运放开始放大并输出信号。
该信号经过反相作用后再返回到输入端，进一步调节运放的工作状态，使其继续产生振荡。
5. 输出调节：通过调节RC网络中的电容和电阻值，可以控制输出信号的频率和幅值。
改变电容或电阻的值可以改变振荡的频率，而改变电容/电阻比例可以改变输出信号的幅值。
四、应用场景运放正弦波发生电路在实际应用中有广泛的用途。
以下是一些常见的应用场景：1. 信号发生器：运放正弦波发生电路可以作为信号发生器，用于产生可调节频率和幅值的正弦波信号，广泛应用于科研实验、仪器仪表校准等领域。
用运算放大器获得三角波、正弦波、方波的简易实用电路
波形是通过示波器观察的，而示波器的工作原理是通过将电信号转化成可视信号。
因此，要通过运算放大器实现不同的波形输出，就是要使输出响应取到不同的值。
这自然启发我运用数字——模拟转换器（DAC）电路来实现要求功能。
图1即为较简单的一种数模转换原理图。
由运放“虚短”“虚断”的性质，对和之间的节点运用结点定律，很容易得到f R f Rifo VRRV1= （1）放大倍率1RRVV fio−（2）注意到图1种采用的是反向放大器电路，等式右边有负号。
通过改变的阻值，在不变的情况下，输出电压便会随之产生变化。
1R i V o V图1权电阻数模转换原理图在图2所示电路图中，（1）式中的电阻被1R61RR−6个并联连接的电阻代替。
其阻值之比为1 : 2 : 4 : 8 : 16 : 32。
通过控制和6个电阻相串联开关的通断，就可以改变的阻值。
1R图2 信号发生器部分放大电路设计思想根据并联的阻值关系，有。
其中Σ==61iii GGωiω为权值，当线路处于导通时取1，否则取0。
设，则。
故值可取到，2，…，63。
i R06GG=Σ=−=61102iii GGωG0G0G0G由（2）式知GVV io=∝, 因此6组开关所有通断状态共63种（全断不计）可产生63种放大倍率。
如图3，以正弦图像为例：从图像最低点到最高点选取63组数据值，（图中不一定有63组）在放大倍率中寻找最接近的那个，通过在每个时间周期内控制开关阵列，使其按照时间顺序切换到函数图像上相应的倍率。
只要扫描点取得足够多，从示波器上观测到的图像就可近似看作是“光滑连续的”。
三角波、方波作相同计算和控制处理。
要说明的是，选用6个电阻的目的只是为了使响应量的离散值可取63种，尽可能获得好的拟合效果。
在实际操作中完全可以根据需要选用5个，或是7个电阻。
2 基本电路理论课程论文2006-2007第一学期图3 函数图像数据点对应放大倍率示意图剩下的问题是，我们如何通过电路元件，来实现6组开关的通断呢？总不可能人工区进行操控吧！从时间上来讲，这也是做不到的。
基于运算放大器的正弦波发生器
目录第1章引言 (2)第2章摘要 (2)第3章设计目的及设计要求 (2)第4章基本原理 (3)4.1 基本文氏振荡器 (3)4.2 振荡条件 (3)4.3 振荡频率与振荡波形 (5)第5章参数设计及运算 (6)5.1 器件选择 (6)5.2 参数计算 (6)5.3 波形仿真图 (9)第6章结论及误差分析 (13)心得体会 (14)参考文献 (15)第1章引言毫无疑问，无论是从数学的意义上还是从实际的意义上，正弦波都是最基本的波形之一——在数学上，任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅立叶组合；而从实际意义上来讲，它作为测试信号、参考信号以及载波信号而被广泛地应用。
尽管正弦波本身非常简单，但是，如果对其纯度要求较高，那么正弦波的产生也是一项具有挑战的工作。
在运算放大器电路中，最适于发生正弦波的是文氏电桥振荡器和正交振荡器，本课程设计采用的是文氏电桥振荡器产生正弦波。
第2章摘要本文中介绍了一种基于运算放大器的文氏电桥正弦波发生器。
经测试，该发生器能产生频率为100-1000Hz的正弦波，且能在较小的误差范围内将振幅限制在2.5V以内，通过电位器的调节使频率在100HZ-1000HZ内变化。
无论是从数学意义上还是从实际的意义上，正弦波都是最基本的波形之一——在数学上，任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅里叶组合;从实际意义上来讲，它作为测试信号、参考信号以及载波信号而被广泛的应用。
在运算放大电路中，最适于发生正弦波的是文氏电桥振荡器与正交振荡器,本文将对文氏桥振荡器进行讨论。
第3章设计目的及要求3.1、设计目的：（1）.掌握波形产生电路的设计、组装和调试的方法；（2）.熟悉集成电路：集成运算放大器LN356N。
并掌握其工作原理，组成文氏电桥振路。
3.2、设计要求：（1）设计波形产生电路。
（2)信号频率范围：100Hz——1000Hz。
(3)信号波形：正弦波。
(4)画出波形产生电路原理图，写出终结报告。
使用集成运放LM324制作正弦波发生器
使用集成运放LM324制作正弦波发生器
陈飞龙
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2007(000)002
【摘要】2006年北京市大学生电子设计大赛．要求使用集成运放LM324制作正弦波发生器．电路要求正弦波的频率较高（362Hz～102kHz），输出信号幅度可调．尽量使用单电源供电以及增加输出功率等。
正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下．依靠电路自激振荡而产生正弦波输出的电路．实际应用中有很多种设计方法。
但是。
如何用价廉的LM324以及其它常见元件制作出效果较为理想的正弦波振荡器是我们本文的目的。
在此，笔者结合这次大赛的题目要求谈谈RC正弦波振荡器的实用制作方法．期待与广大电子爱好者共同交流。
【总页数】2页(P9-10)
【作者】陈飞龙
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.6
【相关文献】
1.基于应用LM324制作函数信号发生器电路的改造 [J], 吴冬玲
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3.可以迅速装配使用的正弦波发生器 [J], Walter Bacharowski
4.正弦波信号发生器的制作 [J], 王成安;许连阁;宋月丽;毕秀梅
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基于运算放大器的三角波发生器__
河南城建学院《模拟电子技术》课程设计任务书题目：基于运算放大器的三角波发生器学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：河南城建学院课程设计（论文）任务书院（系）：电气与信息工程学院自动化2013年6月28日目录第一章设计的意义 (4)第二章设计原理 (5)一、方波的产生 (6)根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 (7)二、三角波的产生 (8)第三章仿真图结果分析 (11)第四章课程设计结论 (12)第五章心得体会 (13)参考文献 (13)第一章设计的意义人们在认识自然、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。
传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。
随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。
与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。
波形函数信号发生器广泛地应用于各种场所。
函数信号发生器应用范围广阔，测量，控制，通信、广播、电视系统中，常常需要频率可变和幅度可调的信号发生器。
除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。
函数信号发生器，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫，在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
基于运算放大器的三相正弦波振荡电路的研究_姚旭东
便而且有一定的危险性和局限性 。 这里 , 利用运算 放大器 构成一 种三相 正弦波振 荡电路 , 可 以输出 三相正 弦波电压 。 输出 频率可以由直流电压控制 , 并具有自动幅 度稳定功能 。 关键词 : 运算放大器 ; 三相正弦波 ; 正弦波振荡 电路 ; 自动幅度稳定 中图分类号 : T N710 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 373X( 2008) 10 017 02
[ 3] Serg io Fr anco. Desig n w ith Operat ional A mplifiers and A na lo g Integ rated Circuits. M cG raw H ill, 2004. [ 4] 张 玉 环 . 电 路 与模 拟 电 子 技术 [ M ] . 北 京 : 机械 工 业 出 版 社 , 2004. [ 5] 魏汉勇 . 模拟电 子技 术基础 [ M ] . 武汉 : 华中 科技 大学 出版 社 , 2004. [ 6] [ 日 ] 远板俊昭 . 测量 电子电 路设 计 科学出版社 , 2006. [ 7] P aul R Gr ay. A nalysis and Desig n of A nalo g I nteg rated Cir cuits[ M ] . H on Wiley& Sons. Inc, 2003. [ 8] 影印版 . 模拟集 成电 路的分 析与 设计 [ M ] . 北京 : 高等 教育 出版社 , 2003. [ 9] 杨林耀 . 信号与系统 [ M ] . 北京 : 中国人民大学出版社 , 2003. [ 10] GO O J S. A No ise Optimization T echnique for Integr ated L ow no ise Am plifier [ J] . IEEE So lid State Circuit, 2002, 37 ( 8) : 994. [ 11] 杨歆漪 , 萧蕴 诗 . 基于 等价 CCI I 结构 的电 压型 / 电流 型转 换方法 [ J] . 现代电子技术 , 2007, 30( 11) : 168 171. 模 拟篇 [ M ] . 北 京 :
模电课程设计报告 正弦波 方波 三角波发生器
宁波大红鹰学院《模拟电子技术》课程设计报告课题名称：信号发生器分院：机械与电气工程学院教研室：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：严金龙李燕二○一三年十二月课题名称一、设计任务1.1设计要求1．利用集成运算放大器LM358设计一个简易信号发生器，要求能产生正弦波、方波和三角波三种波形。
2．采用双电源供电形式：电源12CC V V =+、12EE V V =-； 输出信号满足：（1）正弦波：V pp >=2V ；方波：V pp =13.5V ；三角波：V pp =8V ； （2）频率：110HZ ； （3）波形无明显失真。
1.2系统框图方波发生电路积分电路产生RC自激震荡产二、硬件设计2.1正弦波发生电路图1 正弦波RC串并联选频网络如下图（a）所示，它在正弦波振荡电路中既为选频网络，又为正反馈网络，所以其输入电压为，输出电压为。
当信号频率足够低时，，因而网络的简化电路及其电压和电流的向量如图(b)所示。
超前，当频率趋于零时，相位超前趋近于+900，且趋近于零。
当信号频率足够高时，，因而网络的简化电路及其电压和电流的向量如图（c）所示。
滞后，当频率趋近于无穷大时，相位滞后趋近于-900，且趋近于零。
当信号频率从零逐渐变化到无穷大时，的相位将从+900逐渐变化到-900。
因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率f0，当f=f0时，=同相。
通过计算可求出RC串并联选频网络的频率特性，如下图所示，其谐振频率。
为使f0=110hz，即使RC=1/220*3.14，确定了C的值就得到一个电阻的值。
R=1.447（1.45）KΩ，C=1uf。
RC桥式正弦波振荡电路：因为正弦波振荡器的起振条件是，从幅频特性曲线可得，当f=f0时，F=1/3，所以当A>3时，即RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数略大于3的正反馈放大器时，就可构成正弦波振荡器。
从理论上讲，任何满足放大倍数要求的放大电路与RC串并联选频网络都可组成正弦波振荡电路；但是，实际上，所选用的放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络。
基于集成运算放大器的波形发生器实验报告
实验项目 实验四 基于集成运算放大器的波形发生器班级学号姓名报告成绩一、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1.RC 桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）RC 串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RW 及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。
调节电位器RW ，可以改变负反馈深度。
利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
R3是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。
改变选频网络的参数C 或 R ，即可调节振荡频率。
电路的振荡频率起振的幅值条件图1 正弦波发生器原理图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。
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三角波输出幅值图2 方波发生器原理图Z 212cm U R R R U +=)R 2RLn(1C 2R 1f 12f f o +==O 1f 2πRC2≥f1R R3、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，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。
电路振荡频率=+2O 1f W fR f 4R (R R )C方波幅值 U ′om ＝±U Z调节R W 可以改变振荡频率，改变比值可调节三角波的幅值。
图3方波、三角波发生器原理图三、实验内容及步骤1、RC 桥式正弦波振荡器在仿真软件中按照图1所示原理图搭建电路。
（1）仿真电路正常运行后，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。
完成：1）描绘u O 的波形；=1omZ 2RU U R 12R R2）分别记录临界起振、正弦波输出及失真情况下的RW值；RW=0.81千欧， 0.83千欧，0.87千欧3）分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响？负反馈较弱，放大倍数就过大使波形失真；负反馈太强，则起振困难或工作不稳定（2）调节电位器RW ，使uO幅值最大且不失真。
使用集成运放LM324制作正弦波发生器
将电路的各个部分连接起来袁得 到最终的完整电路图袁如图 7 所示袁电 路中标出了各元器件的参数值遥
愚
图 7 中 R 为 20k赘 双联同轴电位
器袁 调节放大器的输入信号幅值袁两
个 R 7 完成分压袁 使 A 点电位为+ 6V 遥 按照图 7 焊接好电路后袁 检查无误上
电袁调节电位器 R 3 的值略大于 1k 袁将 R '调到一个较小值袁使放大器的输出
2尧 提高带负 载 能 力 遥 由 于 LM 324 输出电流有限袁一般 仅为几十毫安遥 在电
流一定的情况下袁为了 提高电路的输出功率袁 一种有效的做法是减 小电路的输出阻抗遥 要 减小输出阻抗一种简 单的办法是使用电压 跟随器袁因为电压跟随 器的特点是输入阻抗 很大袁 输出阻抗很小袁 可以起到阻抗变换及 隔离作用遥 而用 LM 324 制作电压跟随器非常 容易遥
经过对原理图的改进袁得到如图 6 所示振荡器电路遥 读者可自行将其与 图 3 进行比较袁就可以看出变化遥
三尧电路的改进
1尧提高输出电压幅度遥 这部分电 路如图 7 虚线框所示遥 由于 LM 324 的 增益带宽为一定值袁 查使用手册知约 为 1.5M H z遥 因此袁如果要提高增益则 带宽将减小遥 那么袁怎样才能做到既要 有较高放大倍数又要有足够的宽频 带钥 这里我们可以使用二级放大器来 实现袁两级均采用反相放大器遥 焊接的 元件较少袁制作过程相对简单袁需要注 意的是袁第一袁前级放大器的放大倍数 一般应小于第二级的放大倍数袁 否则 容易出现上述削波失真遥 笔者的两级 放大倍数分别设计约为 18 和 48 倍袁 总放大倍数约为 864 倍遥 第二袁输入电 阻的选择要恰当袁既不能太小渊几十欧 姆 冤袁 也 不 能 太 大渊 几 兆 欧 姆 冤袁 一 般 选 择方法是输入电阻和反馈电阻之和为 几十千欧姆或几百千欧姆遥 第三袁各级 运算放大器之间最好使用一个大电容 器袁一般为电解电容器袁其作用是隔直 和耦合遥 此外袁在图 6 所示振荡电路输 出信号袁一般不直接 连在放大器上袁而是 使用一个电位器先 调节输出信号幅值袁 再与放大器连接遥 因 为放大器的输入信 号过大时袁输出信号 也可能会发生削波 失真袁具体连接方法 可参照图 7 所示中 的R '遥
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。
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目录第1章摘要 (2)第2章设计目的及设计要求 (2)第3章基本原理 (2)3.1 基本文氏振荡器 (2)3.2 振荡条件 (3)3.3 振荡频率与振荡波形 (5)第4章参数设计及运算 (6)4.1 器件选择 (6)4.2 参数计算 (6)4.3 波形仿真图 (9)第5章结论及误差分析 (13)心得体会 (14)参考文献 (15)第1章摘要本文中介绍了一种基于运算放大器的文氏电桥正弦波发生器。
经测试，该发生器能产生频率为100-1000Hz的正弦波，且能在较小的误差范围内将振幅限制在2.5V以内，通过电位器的调节使频率在100HZ-1000HZ内变化。
无论是从数学意义上还是从实际的意义上，正弦波都是最基本的波形之一——在数学上，任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅里叶组合;从实际意义上来讲，它作为测试信号、参考信号以及载波信号而被广泛的应用。
在运算放大电路中，最适于发生正弦波的是文氏电桥振荡器与正交振荡器,本文将对文氏桥振荡器进行讨论。
第2章设计目的及要求2.1、设计目的：（1）.掌握波形产生电路的设计、组装和调试的方法；（2）.熟悉集成电路：集成运算放大器LN356N。
并掌握其工作原理，组成文氏电桥振路。
2.2、设计要求：（1）设计波形产生电路。
（2)信号频率范围：100Hz——1000Hz。
(3)信号波形：正弦波。
(4)画出波形产生电路原理图，写出终结报告。
第3章基本原理3.1正弦振荡器的组成（1)放大电路：放大信号（2)反馈网络：必须是正反馈，反馈信号即是放大电路的输入信号（3)选频网络：保证输出为单一频率的正弦波，即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件（4)稳幅环节:使电路能从|AF|>1过渡到|AF|=1，从而达到稳幅振荡3.2 基本文氏振荡器图一基本文氏电桥反馈型振荡电路如图1所示，它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。
运算放大器施加负反馈就为放大电路的工作方式，施加正反馈就为振荡电路的工作方式。
图中电路既应用了经由R 3和R 4的负反馈，也应用了经由串并联RC 网络的正反馈。
电路的特性行为取决于是正反馈还是负反馈占优势。
这个电路有两部分组成，即方框里的放大电路和由R1、R2、C1和C2组成的选频网络。
下面首先分析一下RC 串并联选频网络的选频特性，由图一可得1111Z R sC =+2222211R sC Z R sC ∙=+反馈网络的反馈系数为112()()()f v o V s Z F s V s Z Z ==+假设R1=R2=R ，且C1=C2=C 。
那么上式的反馈系数表达式可表示为1212()()()13()f v o V s Z sC RF s V s Z Z sC R sC R ===+++ （1.1)就实际的频率而言，可用s j ω=，则得2()13()v j CRF j j CR j CR ωωωω=++若令01RCω=，则上式变为001()3()v F j j ωωωωω=+-(1.2)由此可得RC 串并联选频网络的幅频响应及相频响应220013()v F ωωωω=+-(1.3）00()arctan3f ωωωωϕ-=- （1.4）又是（1.2）可知，当01RCωω==时，幅频响应的幅值为最大，即max 13v F =（1.5）而相频响应得相位角为零，即0f ϕ=（1.6)这就是说，当01RCωω==时(在实际应用中，有时为了选择和调节参数的方便以及减少元件参数的种类，取R R R C C C ====21,21)，输出电压的幅值最大，并且输出电压时输入电压的1/3，同时输出电压与输入电压同相位。
3.3振荡的建立与稳定由图知，01RCωω==时，经RC 选频网络传输到运放同相端的电压与o V 同相，这样，放大电路和有Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，因而有可能振荡。
所谓建立振荡，就是要是电路自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。
对于RC 振荡电路来说，直流电源就是能源。
由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括有01RCωω==这样的频率成分。
这种微弱的信号，经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度愈来愈大，最后受电路中的非线性元件的限制，使振荡幅度自动的稳定下来，开始时，43/1R R A V +=略大于3，达到稳定平衡状态时3013,1/3()v A F R Cωω====。
3.3振荡频率与振荡波形前已提及，从正弦波的工作情况来看，振荡频率是由相位平衡条件所决定的。
从上式可以看出，只有当01RCωω==，0f ϕ=时，才满足相位平衡条件，所以振荡频率可以表示为：01/2f R C π=。
当适当调整负反馈的强弱，使得v A 的值略大于3时，其输出波形为弦波，如果v A 的值远大于3时，则因振幅的增长，致使放大器件工作在非线性区域，输出波形将严重失真。
在一个实际的回路中，由于元件值的变化很难保持该桥的平衡，为了使打开电源后振荡能够自动的运行，并且其振幅保持在运算放大器的饱和度极限之外，从而避免过度的的畸变，必须要有某些措施保证，要达到这两个目的，可通过让比值43/R R 与幅度有关，以使得在低信号电平时比2略大以保证振荡开始，而在高信号电平时比值略小于2以限制振荡幅度。
然后，振荡一旦开始，它就会不断增长，并且自动稳定在某个中间幅度电平，此处正好比值为2。
幅度稳定可以采取很多方式，它们都是利用非线性元件，根据信号的幅度来减小3R 或增大4R 。
总结如下：1）A ＜3V ／V 。
从直观上即可看出，这一扰动每次环绕回路后均会被减小，直至其降到零为止。
这时可以认为回路的负反馈（通过34R R 和）胜过了正反馈（通过1Z 和2Z ），使其成为一个稳定的系统。
2）A ＞3V ／V 。
这时正反馈超过了负反馈，说明频率为0f 的扰动会被再生的放大，导致整个电路进入一个幅度不断增长的振荡过程中。
此时电路是不稳定的。
3）A=3V ／V 。
这种情况称为中性的稳定状态，因为此时正负反馈量相等。
任何频率为0f 的扰动首先被放大3V ／V 倍，然后再缩小1/3V ／V ，这就说明一旦电路工作它就会无限的持续下去。
还可以采取正交振荡器来完成正弦波的产生，由于需要采用两个运算放大器，所以为了方便分析，这里采用文氏桥振荡器。
第4章 参数设计及运算4.1器件选择集成运算放大器（LF356N),二极管（BREAK ），示波器(XSC1),固定电容（1nF),可变电容（0～9nF),及各种型号电阻。
4.2参数计算4.2.1和频率有关参数的设计 根据稳定振荡条件： RCf π210=,在选频网络中，选择Ω=K R 158,根据频率的变化范围HZ HZ 1000100-计算可变电容器C 值如下;HZ RCf 10021max100==πnF C1010000015821max=⨯⨯=πHZ C100100015821max=⨯⨯⨯π同理nFCHZ C HZRC f 11015821100010158211000216minmin3min1000=⨯⨯==⨯⨯⨯==πππ所以选择可变电容器的范围在nF nF 90-之间变化,与nF 1电容并联，总电容在nF nF 10~1内变化，而且保持两个可变电容同时变化。
4.2.2、负反馈回路参数设计 根据振荡条件234=R R在这由于实际运算放大器的特性并不理想，开环增益有限，故要适当消弱负反馈，才能真正满足振荡的幅值条件便于起振。
因此，实际选用的4R 的阻值应比理论值计算值略为大些，或者是3R 的理论计算值略为小些，这里取，Ω=K R 103根据标准电阻选择 Ω=K R 1.224由上边分析的频率计算公式0fRC π2/1=，设计要求的频率为100HZ 到1000HZ ，经参数计算，取R 为158KΩ，则电容C 的取值为1nF 到10nF 变化，所以我们采用一个可变电容器来实现此功能。
4.2.3稳幅电路的设计及参数计算为了采取稳幅措施，可以加入二极管进行稳幅。
图二这是一个自动振幅控制电路，当信号较小时，二极管截止，因此100KΩ电阻不起作用，从而21.2/43=R R ,也就是此时振荡在积累，当振荡不断地增长，这两个二极管以交替半周导通的方式逐渐进入导通的状态，在二极管充分导通的限制下，3R 的值会变为并联以后的电阻，使得比值减小，然而，在此极限到达之前，振幅会自动的稳定在二极管导通的某个中间电平上，这里正好满足2/43=R R 。
但是上述电路的缺点是电压幅值对二极管压降非常灵敏，所以我们可以采取另一种稳幅措施。
图三虽然下面这种方法仍然应用了二极管，但是它是利用了一个二极管限幅器更为简便的控制振幅，通常，输出信号较小时二极管截止，使得34/R R =2.21>2。
振荡振幅不断增大，直至二极管在交替出现的输出波形峰值处导通。
由于箝位网络的对称性，这些峰值也是对称的，即±OM V .可以考虑当D2开始导通的时刻来估算OM V 的值，假设经过D2的电流可以忽略不计，将D2阳极的电压记为2V ，D2的阴极电压记为N V ,已知76,85R R R R ==,利用KCL 定律可以写出)2(VV OM -[]4/(/)23R V V R S --≅，此时)(2)(223/ON D OM ON D N V V V V V +≅+≅可以解的方程，[])1/2/()/1(378)(278-++≅R R V V R R V S ON D om ,解得9.2/6.49/78=R R ,所以取8R =49.6KΩ，KΩ=9.27R .4.3波形仿真图上述三个电路图的仿真波形图分别如下图一对应仿真图由于图一仅仅是一个简单的放大电路，放大倍数接近3，所以是一个幅值无限增大的过程，出现了如图所示的只能观察到有限个有限幅值的波形。
图二对应仿真图由于图一的振幅不能稳定，所以我们采取了加入二极管来进行稳幅。
使得加入的电阻和二极管支路路与原支路并联，使振幅自动的稳定在二极管导通的某个中间电平上。
图三对应仿真图（频率为1000HZ）当电容C3和C4取最小值0时，总电容为1nF,由仿真波形图可以读出频率与幅值，频率为1000HZ，幅值为2.395V.图三对应仿真图（100HZ)当电容C3和C4取最大值9nF 时，总电容为10nF ,通过仿真图可以读出频率与幅值，频率为100HZ,幅值为2.395V第五章 结论及误差分析针对题目对频率及幅值的要求，最终把图三当做设计电路，可以达到频率为100HZ 到1000HZ 的要求，幅值基本在2.5V 左右。
由于在图三计算时，忽略了流经二极管D2的电流，所以导致了误差的产生，虽然由此[])1/2/()/1(378)(278-++≅R R V V R R V S ON D om ,解得9.2/6.49/78=R R ,所以取8R =49.6KΩ，KΩ=9.27R .仍然有误差，00002.4100|5.25.2395.2|=⨯-，在误差允许范围内。