模电波形发生器电路

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波形发生器
一、实验原理
1、 RC桥式正弦波振荡器(文氏电桥振荡器)
图2.8.1为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路,同时兼作选
频网络,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,才能保证输出
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。
电路的振荡频率

2πRC
1
fO=

起振的幅值条件

1
f
R

R
+=1fA
≥3

式中Rf=RW+R2+(R3 // rD),rD — 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,应适当加大Rf。如波形失真严重,则应适当减小Rf。
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。

图2.8.1 RC桥式正弦波振荡器
2、 三角波和方波发生器
如图2.8.2 所示,电路由同相滞回比较器A1和反相积分器A2构成。比较器A1输出的方
波经积分器A2积分可得到三角波Uo,Uo经电阻R1为比较器A1提供输入信号,形成正反馈,
即构成三角波、方波发生器。图2.8.3为方波、三角波发生器输出波形图。由于采用运放组
成的积分电路,因此可实现恒流充电,使三角波线性大大改善。

图2.8.2 三角波、方波发生器
滞回比较器的阈值电压 ZU21TRRU±=
电路振荡频率 fWf12O)CR(R4RRf+=
方波幅值 U′om=±UZ
三角波幅值 Z21omURRU=

调节RW可以改变振荡频率,改变比值21RR可调节三角波的幅值。

图2.8.3 方波、三角波发生器输出波形图
二、实验设备与器件
1、±12V直流电源 2、双踪示波器
3、万用表 4、集成运算放大器 μA741×2
5、二极管 IN4148×2

Uo`
t
+UZ

-UZ
0
T
+UT

-UT
t
0
6、稳压管 2CW231×1
电阻器、电容器若干。
三、实验内容与步骤
1、 RC桥式正弦波振荡器
按图2.8.1连接实验电路。
(1)接通±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
uO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uO幅值最大且不失真,用交流毫伏表分别测量输出电压
UO、反馈电压U+和U-,分析研究振荡的幅值条件。
2、三角波和方波发生器
按图2.8.2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u0及方波输出uO′,
测其幅值、频率及RW值,记录之。
(2)改变RW的位置,观察对uO、uO′ 幅值及频率的影响。
(3)改变R1(或R2), 观察对uO、uO ′幅值及频率的影响。
四、实验总结
1、正弦波发生器
(1)列表整理实验数据,画出波形,把实测频率与理论值进行比较
(2)根据实验分析RC振荡器的振幅条件
(3)讨论二极管D1、D2的稳幅作用。
2、三角波和方波发生器
(1)整理实验数据,把实测频率与理论值进行比较。
(2)在同一坐标纸上,按比例画出三角波及方波的波形,并标明时间和电压幅值。
(3)分析电路参数变化(R1,R2和RW)对输出波形频率及幅值的影响。

五、尝试
:1、改变方波三角波频率方法

2、改变方波三角波占空比方法

附加:
1、过零比较器
过零比较器结构简单,灵敏度高,但抗干扰能力差。
将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值VREF 上 , 就得到电压幅度比
较器,它的电路图和传输特性曲线如图所示。

2、积分运算电路
积分运算电路的分析方法与求和电路差不多,反相积分运算电路如图所示