模电实验11

模拟电子技术实验第十一次实验

波形发生电路

实验报告

2016.12.22

一、 实验目的

1、 学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波。

2、 学会波形发生电路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、方波和三角波发生电路有多种形式，本实验采 用

最常用且比较简单的几种电路来做分析。 1、RC 桥式正弦波振荡电路

下图所示为RC 桥式正弦波振荡电路。其中 RC 串并联电路构成正反馈支路， 同时起到选频网络的作用。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，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 D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采 用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保持输出波形正、负半周对称。 R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

起振的幅值条件： R L

-2 （具体推导见书第406页）

R 1

其中R^ R w R 2 （R a //r D ），D 是二极管正向导通电阻

调整反馈电阻Rf （调Rw ），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，应当适当加大 Rw ;如波形失真严重，则应当适当减小 Rw 。

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。 2、方波发生电路

电路的振荡频率:

1

2 二

RC

由集成运放构成的方波发生电路和三角波发生电路，一般均包括比较电路和RC积分电路两大部分。下图所示为由迟滞比较器及简单RC积分电路组成的方波-三角波发生电路。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。

R i

式中R =R'+R w'，R2 =R2‘+R/'

方波输出幅值：二V Z

三角波输出幅值：V CM R^V Z

R + R2

调节电位器Rw （即改变R2/R1），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，则可以通过改变Rf或Cf来实现振荡频率的调节。

3、三角波和方波发生电路

如把迟滞比较电路和积分电路首尾相接形成正反馈闭环系统，如下图所示，则比较电路A1输出的方波经积分电路A2积分可以得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样既可构成三角波、方波发生电路。

方波幅值：V O M 、V Z 三角波幅值：V OM 二邑V Z

R 2

调节Rw 可以改变振荡频率，改变比值 R1/R2可以调节三角波的幅值。

三、实验设备与器件

1、 土 12V 直流电源

2、 交流毫伏表

3、 双踪示波器

4、 运算放大器 卩A741X 2

5、 稳压管 2CW231X 1 6 二极管 IN4148X 2 7、 电阻器等 8、 频率计

四、实验内容

1、RC 桥式正弦波振荡电路

按图连接实验电路

(1) 接通土 12V 电源，调节电位器Rw ,使输出波形从无到有，从正弦波到出现 失真。描绘Vo 的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的 Rw 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Rw,使输出电压Vo 幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测 量输出电压V O 、反馈电压V+和V-，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 fo ，然后在选频网络的两个电阻上并联同 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D2、D2,重复(2)的内容，将测试结果与(2)

进行比较，分

电路振荡频率:

R 4R(R f R w )C r

WATQ --------------------- [ -------- p

析D1、D2的稳幅作用。

（5）RC串并联网络幅频特性观察：

将RC串并联网络与运放断开，由函数信号发生器输入3V左右的正弦信号，并用双踪示波器同时观察RC串并联网络输入、输出波形。保持输入幅值不变，从低到高改变频率，当信号源达到某一频率时，RC串并联网络输出将达到最大

值（约IV），且输入输出同相位。此时的信号源频率：

f = fo =—1—

2兀RC

2、方波发生电路

按图连接实验电路。

（1）将电位器Rw调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘方波Vo及三角波Vc的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率，记录之。

（2）改变Rw滑动点的位置，观察Vo、Vc幅值及频率变化情况。把滑动点调至最上端和最下端，测出频率范围，记录之。

（3）将Rw恢复至中心位置，将一只稳压管短接，观察Vo波形，分析Dz的限幅作用。

3、三角波和方波发生电路

按图连接实验电路。

（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Vo及方波输出Vo'测其幅值、频率及Rw值，记录之。

（2）改变Rw的位置，观察对Vo、Vo'幅值及频率的影响。

（3）改变R1 （或R2）,观察对Vo、Vo'幅值及频率的影响。

五、实验结果与总结

1、RC桥式正弦波振荡电路

（1）

实验数据：

Vo的波形:

正弦波

分析：

Rw 越大，则反馈电阻Rf 越大，负反馈越弱。当 Rf 过小时，负反馈太强， 使得电路无法起振。当增大 Rf 时，负反馈减弱，电路开始满足起振条件，输出 正弦波。当Rf 继续增大时，负反馈过弱，使得不再满足稳幅要求，输出波形发 生失真。 实验中 临界起振时的 Rw 为2.763k Q ，此时 Rf=Rw+R2+R3=19.963Q ，

R

2

，与 ^-2的起振幅值条件相符。引起偏差的原因可能是负反馈 回路的电阻或正反馈回路的电阻电容的实际值与理论值不同 (2)

实验数据:

输出电压Vo (V )

反馈电压V+(V )

反馈电压V- (V )

R 1

ID *«EWVRQMl

_n_

n_

出现失真