模电实验报告

国家电工电子实验教学中心

模拟电子技术

实验报告

实验题目：多种波形发生电路

学院：电子信息工程学院

专业：自动化

学生姓名：陈宗志

学号：11212057

任课教师：任希

2013 年06 月03 日

目录

实验报告 0

实验题目：多种波形发生电路 0

1 实验题目及要求 (2)

2 实验目的与知识背景 (2)

2.1 实验目的 (2)

2.2 知识点 (2)

3 实验过程 (3)

3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (3)

3.2 每个电路的讨论和方案比较 (4)

无失真正弦波： (10)

方波：改变正弦的频率影响方波的频率 (10)

三角波： (11)

4 总结与体会 (12)

5 参考文献 (13)

1 实验题目及要求

实验题目：多种波形发生电路

1．基本部分

（1）基于集成运算放大器设计一RC正弦波振荡电路

（2）基于集成运算放大器设计一方波、三角波发生器

2. 发挥部分

（1）用三极管设计西勒三点式正弦波振荡器。

f=5MHz±5% Vpp≥0.3V

（2）去处正弦波的谐波成分。

（3）将振荡器频率提高至10MHz±5%的范围。

2 实验目的与知识背景

2.1 实验目的

通过实验学会用运算放大器构成波形发生电路的设计方法，加深对相关理论的深刻理解，掌握稳定波形去除谐波成分和提高振荡频率的方法，培养通过现象分析电路结构特点，进而改善电路的能力。

2.2 知识点

1. 振荡电路、比较电路和积分电路

2. LC高频振荡电路

3. 消除振荡失真方法

3 实验过程

3.1 选取的实验电路及输入输出波形

设计原理：

multisim仿真电路：

示波器输出图像：

3.2 每个电路的讨论和方案比较

（在实验过程中遇到的问题包括自拟构思的问题、产生原因、解决方法。）

1、正弦波

采用RC 桥式振荡器（如图3）, RC 串并联网络是正反馈网络，Rf 和R1为负反馈网络。

为满足振荡的幅度条件

|F A |=1，所以Af ≥3。加入Rf 、

R1支路，构成串联电压负反馈。

当电路达到稳定平衡状态时： 3

=∙

V A 31o

f =

=∙V V F V

RC f f π210=

=

由以上原理可设计出产生正弦波的电路图：

其中与两个二极管并联的电位器可以进行微调调节，只要满足其阻值与R2

的和略大于2R1使|F A |>1,电路便可起振，随着输出的增大A 自动降到|F A

|=1，使得输出稳定在某一值。通过调整并串谐振网络中的电阻阻值便可调整输出频率的范围。

为了使振荡幅度稳定，通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自

动调整负反馈放大电路的增益，从而维持输出电压幅度的稳定。图中的两个二极管D1，D2便是稳幅元件。当输出电压的幅度较小时，电位器两端的电压低，二极管D1、D2截止，负反馈系数由R2、R1及R 决定；当输出电压的幅度增加到一定程度时，二极管D1、D2在正负半周轮流工作，其动态电阻与R4并联，使负反馈系数加大，电压增益下降。输出电压的幅度越大，二极管的动态电阻越小，电压增益也越小，输出电压的幅度保持基本稳定。

为了维持振荡输出，必须让3

11

=+R R f

为了保证电路起振，需满足3

11

≥+R R f

当：R1=R2=R ，C1=C2=C 时，电路的振荡频率 ：

起振的幅值条件：21≥R R f

2、方波三角波的设计原理

方波三角波原理图如下

RC

f π21

=

A1构成迟滞比较器

同相端电位Vp 由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得：

当 Vp ＞0时，A1输出为正，即VO1 = +Vz ；当 Vp ＜0时，A1输出为负即VO1 =-Vz 。

A2构成反相积分器

VO1为负时，VO2 向正向变化，VO1 为正时，VO2 向负向变化。假设电源接通时VO1=-Vz ，线性增加。

当： 时，可得：

当VO2上升到使Vp 略高于0V 时，A1的输出翻转到VO1=+Vz 。

同样： 时 当VO2下降到使Vp 略低于0时，VO1 =-Vz 。这样不断的重复，就可以得到方波VO1和三角波VO2。其输出波形如图5所示。输出方波的幅值由稳压管DZ 决定，被限制在稳压值±Vz 之间。 电路的振荡频率：

方波幅值： =±

021

22

01121V

R

R R

V R R R V P +++=Z

V R

R V

2

102=0

)()(2

1

122121=++-+=Z Z P V R R R R R V R R R V Z V R R

V 2

102

-=2014W R f R R C =

01V Z V

三角波幅值： =

调节可改变振荡频率，

但三角波的幅值也随之而变化。

3、LM324集成芯片

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外

形如左图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，

除电源共用外，四组运放相互独立。

每一组运算放大器可用图3-1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-2。

由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。如图各对应管脚。

W

R