实验5RC正弦波发生器及波形变换产生电路设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）当ω＜＜ωo时， RC选频网络等效为 高通RC网络，此时 Vo的相位滞后Vi， 即△ψ＞0
0.1 0.1
FV 0.4
1/3 0.3 0.2 0.1
1 φF 900
00 1
-900
10 ω /ω O 10 ω /ω O
5 方波产生电路
(1) 单门限电压比较器：电路简单、 灵敏度高，但抗干扰能力差。
为满足振荡的相位条件a f 2n ，上式的虚部必须为
零，即：
o
1 RC
可见该电路只有在这一特定的频率下才能形成正反馈。同时，
为满足振荡的幅值条件
AF
1，因当
o
时
F
1 3
，故还必须使：
A 1 RF 1 R4 RW 3
R3
R3
0.4 0.3
FV 1/3
0.2
3 RC正弦波振荡电路计算公式
放大器的电压放大倍数为：
A 1 RF R1
RC反馈网络的反馈系数为：
F Z2
1
Z1 Z2 3 jRC 1
RC
反馈网络具有选频作用。
A F
1
RF R1
பைடு நூலகம்
3
1
jRC
1
RC
自激振荡条件又可分为：
幅值条件：，AF=1，表示反馈信号与输入信号的大小相等。
相位条件： a f 2n , n 0,1,2
表示反馈信号与输入信号的相位相同，即必须是正反馈。
起振时必须满足：AF>1。
起振过程
在无输入信号（xi=0）时，电路中的噪扰电压 （如元件的热噪声、电路参数波动引起的电压、电 流的变化、电源接通时引起的瞬变过程等）使放大 器产生瞬间输出x'o，经反馈网络反馈到输入端，得 到瞬间输入xa，再经基本放大器放大，又在输出端 产生新的输出信号x'o，如此反复。在无反馈或负反 馈情况下，输出x'o会逐渐减小，直到消失。但在正 反馈情况下，x'o会很快增大，最后由于饱和等原因 输出稳定在xo，并靠反馈永久保持下去。
实验五 RC正弦波发生器及波形变换 产生电路设计
1 实验目的
1.1 加深理解RC正弦波振荡器的工作原 理。
1.2 掌握测试RC振荡器频率特性的方法。 1.3 加深对比较电路工作原理的理解。
2 RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路的方框图
Xi 0
X a 基本放大电路
A
Xf
Xa Xi X f
6 实验内容
（2）测量RC串并联选频网络频率特性 测量相频特性：
用示波器观察Vi和Vo，若Vo超前Vi，相位差为 正，反之为负。改变频率并记录，绘出相频特性曲 线。
通知
下次实验考核内容:有源滤波器的设计。 现场完成电路设计、仿真。 完成总结报告。
0.1
0.1
1
φF 900
o
1 RC
Vo与Vi同相，满足相位条件。
1 Vo Vomax 3 Vi
满足幅值条件。产生正弦波频率为：
0.1
00 1
-900
fo
1
2RC
10
ω /ω O
10 ω /ω O
4 RC串并联选频网络频率响应
(1)当ω＞＞ωo时， RC选频网络等效为 低通RC网络，此时 Vo的相位滞后Vi， 即△ψ＜0
反馈网络
F
Xo
●
振荡条件
由于 X f X a 。由于 X f FX o ， X o A X a 。
由此可得产生振荡的条件为：
A F 1
由于 A Aa ， F Ff ，所以： A F Aa Ff AF(a f ) 1。
R2 (VOH VOL ) R1 R2
6 实验内容
（1）利用仿真软件，自行设计一个波形变换 电路，将正弦波变成矩形波。包括：设计过 程，参数计算，仿真结果。
（2）测量RC串并联选频网络频率特性 测量幅频特性：
输入信号Vi为1V，改变频率，分别测 出不同频率点的输出电压并记录，绘出幅频 特性曲线。
(2) 迟滞比较器：由于正反馈作用， 门限电压随输出电压的变化而改 变，它的灵敏度低一些，但抗干 扰能力大大提高。门限电压为：
VT
R1VREF R1 R2
R2VOH R1 R2
VT
R1VREF R1 R2
R2VOL R1 R2
门限宽度为：
VT
VT
VT
0.1 0.1
FV 0.4
1/3 0.3 0.2 0.1
1 φF 900
00 1
-900
10 ω /ω O 10 ω /ω O
5 方波产生电路
(1) 单门限电压比较器：电路简单、 灵敏度高，但抗干扰能力差。
为满足振荡的相位条件a f 2n ，上式的虚部必须为
零，即：
o
1 RC
可见该电路只有在这一特定的频率下才能形成正反馈。同时，
为满足振荡的幅值条件
AF
1，因当
o
时
F
1 3
，故还必须使：
A 1 RF 1 R4 RW 3
R3
R3
0.4 0.3
FV 1/3
0.2
3 RC正弦波振荡电路计算公式
放大器的电压放大倍数为：
A 1 RF R1
RC反馈网络的反馈系数为：
F Z2
1
Z1 Z2 3 jRC 1
RC
反馈网络具有选频作用。
A F
1
RF R1
பைடு நூலகம்
3
1
jRC
1
RC
自激振荡条件又可分为：
幅值条件：，AF=1，表示反馈信号与输入信号的大小相等。
相位条件： a f 2n , n 0,1,2
表示反馈信号与输入信号的相位相同，即必须是正反馈。
起振时必须满足：AF>1。
起振过程
在无输入信号（xi=0）时，电路中的噪扰电压 （如元件的热噪声、电路参数波动引起的电压、电 流的变化、电源接通时引起的瞬变过程等）使放大 器产生瞬间输出x'o，经反馈网络反馈到输入端，得 到瞬间输入xa，再经基本放大器放大，又在输出端 产生新的输出信号x'o，如此反复。在无反馈或负反 馈情况下，输出x'o会逐渐减小，直到消失。但在正 反馈情况下，x'o会很快增大，最后由于饱和等原因 输出稳定在xo，并靠反馈永久保持下去。
实验五 RC正弦波发生器及波形变换 产生电路设计
1 实验目的
1.1 加深理解RC正弦波振荡器的工作原 理。
1.2 掌握测试RC振荡器频率特性的方法。 1.3 加深对比较电路工作原理的理解。
2 RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路的方框图
Xi 0
X a 基本放大电路
A
Xf
Xa Xi X f
6 实验内容
（2）测量RC串并联选频网络频率特性 测量相频特性：
用示波器观察Vi和Vo，若Vo超前Vi，相位差为 正，反之为负。改变频率并记录，绘出相频特性曲 线。
通知
下次实验考核内容:有源滤波器的设计。 现场完成电路设计、仿真。 完成总结报告。
0.1
0.1
1
φF 900
o
1 RC
Vo与Vi同相，满足相位条件。
1 Vo Vomax 3 Vi
满足幅值条件。产生正弦波频率为：
0.1
00 1
-900
fo
1
2RC
10
ω /ω O
10 ω /ω O
4 RC串并联选频网络频率响应
(1)当ω＞＞ωo时， RC选频网络等效为 低通RC网络，此时 Vo的相位滞后Vi， 即△ψ＜0
反馈网络
F
Xo
●
振荡条件
由于 X f X a 。由于 X f FX o ， X o A X a 。
由此可得产生振荡的条件为：
A F 1
由于 A Aa ， F Ff ，所以： A F Aa Ff AF(a f ) 1。
R2 (VOH VOL ) R1 R2
6 实验内容
（1）利用仿真软件，自行设计一个波形变换 电路，将正弦波变成矩形波。包括：设计过 程，参数计算，仿真结果。
（2）测量RC串并联选频网络频率特性 测量幅频特性：
输入信号Vi为1V，改变频率，分别测 出不同频率点的输出电压并记录，绘出幅频 特性曲线。
(2) 迟滞比较器：由于正反馈作用， 门限电压随输出电压的变化而改 变，它的灵敏度低一些，但抗干 扰能力大大提高。门限电压为：
VT
R1VREF R1 R2
R2VOH R1 R2
VT
R1VREF R1 R2
R2VOL R1 R2
门限宽度为：
VT
VT
VT