模电实验方波发生器

方波发生器

一、实验目的

（1）学习运算放大器在对信号处理、变换和产生等方面的应用，为综合应用奠定基础。

（2）学习用集成运算放大器组成波形发生器的工作原理。

二、实验原理

实际应用中通过电压比较可以产生方波，如图。负向输入端的电容充、放电时，其变化的电压与经过f R 反馈回来的电压进行比较，就得到了方波。二极管1D ，2D 与电阻p R ，3R 组成的电路用来控制电容的充、放电时间，从而控制方波的占空比。稳压二极管z V 的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选择稳压二极管的稳定电压z V 。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压二极管的对称性有关。为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压二极管。2R 为稳压二极管的限流电阻，其阻值由所选的稳压二极管的稳定电流来决定。

设接通电源后输出电压z V v +=0，二极管1D 导通，2D 截止，0v 经p R 向C 充电，充电时间常数为C R p 。当电容两端电压c V 略大于同相输入端电压f V 时，输出电压0v 跳变为z V -，二极管1D 截止，2D 导通，电容经3R 向输出端放电，放电时间常数为C R 3。当c V 略小于f V 时，输出电压0v 又跳变为z V +。如此周而复始进行，随着电容的充电放电，输出电压0v 不断翻转，形成矩形波。

输出脉冲高电平z V v +=0的时间为 )21ln(11f

p R R C R T += 输出低电平z V v -=0的时间为 )21ln(132f R R C R T +

= 振荡频率为 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+==f p R R C R R T T T f 132121ln 111

占空比为 3

1R R R T T D p p +== 可见，调节电位器p R ，改变电阻3R 的大小，即可调节输出脉冲的宽度。但由于受运算放大器上升速率的限制，不能得到太窄的矩形波。

三、实验内容及步骤

（1）仿真分析：

在Multisim 13电路窗口创建如图电路。单击仿真开关，进行仿真分析，此时示波器XSC1通道A 显示的曲线表示电容充、放电时负向输入端的波形情况；通道2显示的波形为方波。

（2）实验室操作：

1.按图连接好电路，检查无误后，接通V 12±直流电源。

2.用示波器观察0v ，c v 处的波形，记录波形并比较它们之间的相位关系。

3.用示波器测量0v ，c v 处波形的幅值和频率。

4.调节可变电阻p R ，用示波器观察输出电压0v 的变化情况。

5.当21T T =，（即占空比%50=D ）时，测量电阻f R 的大小，将理论值和实测值进行比较。

四、实验器材

（1）双路直流稳压电源一台。

（2）示波器一台。

（3）万用表一块。

（4）集成运算放大器（741A μ）一片。

（5）二极管两个，稳压二极管两个。

（6）电容一个。

（7）电阻五个。

五、实验数据及结果分析

方波发生器仿真图如下：

【实测效果】

V o=1.597V Vc=4.780V f=77.08Hz