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实验2.4 集成运放的非线性应用一、实验目的1、加深理解集成运放非线性应用的原理及特点。
2、熟悉对波形变换与波形发生电路的设计方法。
3、加深对波形变换与波形发生电路的工作原理的理解并掌握其波形及特性参数的测试方法。
二、实验原理1、滞回电压比较器图 2.4.1（a ）所示为反相输入滞回电压比较器。
其中，R 1、R 2构成正反馈电路，R O 、Dz 构成输出双向限幅电路。
由于引入了正反馈，故运放工作在非线性状态下，具有“虚断”和“虚短跳变”的特性。
当u i 由负值正向增加到大于等于其阈值电压U th1时，输出u o 将由正的最大值U OH 跳变为负的最大值U OL ；反过来，图2.4.2当u i 由正值反向减小到小于等于其阈值电压U th2时,u o 则由负的最大值U OL 跳变至正的最大值U OH 。
上述这一（输入—输出）特性（即传输特性）如图2.4.1（b ）所示。
（a ）滞回电压比较器Ru 0(b) 传输特性曲线 u i模拟电子技术实验根据“虚短跳变”的条件，可以求得这两个阈值电压分别为2、过零比较器过零比较器如图2.4.2（a）所示，运算放大器工作在非线性状态，其输入和输出的关系为Ui>0 Uo=-UzUi<0 Uo=+UzUi=0 状态转变传输特性如图2.4.2(b)所示。
3、波形变换电路滞回电压比较器可以直接用作波形变换。
例如，当输入的ui为一正弦波时（或任何周期性非正弦波），其输出uo则为一矩形波，如图2.4.3所示。
很显然，这一变换只有在Um 大于Uth1及时才能发生，否则uo将始终为UOH或UOL。
此外，当Uth1与Uth2的绝对值相等时（对于图2.4.1的电路而言），uo为对称的矩形波，否则uo 为不对称的矩形波。
OHthURRRU2121+=OLthURRRU2122+=2thU(a) 过零比较器(b) 传输特性曲线U iU0图2.4.24、三角波—方波发生电路图2.4.4（a ）是一种最基本的三角波—方波发生电路;（b ）则为其工作波形。
集成运放非线性应用及其在波形产生方面的实验一、实验目的1. 学会在集成运算放大器实现波形变换及波形产生。
二、实验所用仪器设备1. 测量仪器。
2. 模拟电路通用实验板（内含集成电路插座，电阻，电容等）。
3. 电子电路实验箱（F007两只）。
4. 6V稳压二极管两只（2CW7E）。
三、实验内容及要求1. 基本命题（1）设计一个正弦信号发生器，要求f0=5kHz±10%。
（2）设计一个单运放方波信号发生器，要求f0=500Hz±10%，输出幅度U PP为12V。
（3）设计一个占空比可调的单运放信号发生器，要求f0=2kHz±10%，输出幅度U PP为12V，占空比在40%~70%内可调。
根据以上实验任务设计线路，并用计算机仿真。
据计算机仿真实验结果，先在模拟通用实验板上搭建电路，调试达到设计要求。
2.扩展命题（1）设计一个双运放方波一三角波发生器，要求输出频率f0=2kHz±10％，三角波输出幅度Vpp大于3V。
（2）设计一个双运放锯齿波信号发生器，要求输出频率f0=2kHz±10％，输出幅度Vpp 大于6V。
四、实验说明及思路提示1.基本命题（1）正弦信号发生器正弦信号发生器如图1所示，图中R1，R2，C1和C2组成的文氏桥作为选频网络构成正反馈支路，R3, R P和R4构成负反馈支路。
R P用来调整负反馈的深度，以满足起针条件和改善波形。
利用二极管D1，D2正向导通电阻的非线性自动调节电路的闭环放大倍数，以稳定波形的幅度。
图1 正弦信号发生器当R1=R2=R，C1=C2=C时，电路的振荡频率为f0=12πRC（1）根据起振条件，负反馈电阻R FR3≥2，（2）式中：R F——负反馈支路电阻。
（2）方波与占空比可调的矩形波发生器图2（a）所示，它是一个单运放组成的方波信号发生器，A1通过其中R1与R F组成正反馈的迟滞比较器，运放同端的输入电压为u+=R1R1+R Fu o（3）电阻R P和电容C组成定时电路。
