模拟电子技术实验第十一次实验
波形发生电路
实验报告
2016.12.22
一、 实验目的
1、 学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波。
2、 学会波形发生电路的调整和主要性能指标的测试方法。
二、 实验原理
由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生电路有多种形式，本实验采用
最常用且比较简单的几种电路来做分析。 1、 RC 桥式正弦波振荡电路
下图所示为RC 桥式正弦波振荡电路。其中RC 串并联电路构成正反馈支路， 同时起到选频网络的作用。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，才能保持输出波形正、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：1
2o f RC
π=
起振的幅值条件：
1
2f R R ≥ （具体推导见书第406页）
其中23(//)f w D R R R R r =++，D r 是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，应当适当加大Rw ；如波形失真严重，则应当适当减小Rw 。
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。
2、方波发生电路
由集成运放构成的方波发生电路和三角波发生电路，一般均包括比较电路和RC积分电路两大部分。下图所示为由迟滞比较器及简单RC积分电路组成的方波-三角波发生电路。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。
电路振荡频率：
2
1
1
2
2ln(1)
o
f f
f
R
R C
R
=
+
式中
11
''
w
R R R
=+，
22
'''
w
R R R
=+
方波输出幅值：
om Z
V V
=±
三角波输出幅值：2
12
CM Z
R
V V
R R
=
+
调节电位器Rw（即改变R2/R1,），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可以通过改变Rf或Cf来实现振荡频率的调节。
3、三角波和方波发生电路
如把迟滞比较电路和积分电路首尾相接形成正反馈闭环系统，如下图所示，则比较电路A1输出的方波经积分电路A2积分可以得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样既可构成三角波、方波发生电路。
电路振荡频率：2
14()o f w r
R f R R R C =
+
方波幅值：'OM Z V V =± 三角波幅值：1
2
OM Z R V V R =
调节Rw 可以改变振荡频率，改变比值R1/R2可以调节三角波的幅值。
三、 实验设备与器件
1、±12V 直流电源
2、交流毫伏表
3、双踪示波器
4、运算放大器μA741×2
5、稳压管2CW231×1
6、二极管 IN4148×2
7、电阻器等
8、频率计
四、 实验内容
1、 RC 桥式正弦波振荡电路 按图连接实验电路
（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Vo 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Vo 幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压Vo 、反馈电压V+和V-，分析研究振荡的幅值条件。
（3）用示波器或频率计测量振荡频率fo ，然后在选频网络的两个电阻上并联同一阻值电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。
（4）断开二极管D2、D2，重复（2）的内容，将测试结果与（2）进行比较，分
析D1、D2的稳幅作用。
（5）RC 串并联网络幅频特性观察：
将RC 串并联网络与运放断开，由函数信号发生器输入3V 左右的正弦信号，并用双踪示波器同时观察RC 串并联网络输入、输出波形。保持输入幅值不变，从低到高改变频率，当信号源达到某一频率时，RC 串并联网络输出将达到最大值（约1V ），且输入输出同相位。此时的信号源频率：
1
2o f f RC
π==
2、 方波发生电路
按图连接实验电路。
（1） 将电位器Rw 调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘方波Vo 及三角波 Vc 的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率，记录之。
（2）改变Rw 滑动点的位置，观察Vo 、Vc 幅值及频率变化情况。把滑动点调至最上端和最下端，测出频率范围，记录之。
（3）将Rw 恢复至中心位置，将一只稳压管短接，观察Vo 波形，分析Dz 的限幅作用。
3、 三角波和方波发生电路 按图连接实验电路。
（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Vo 及方波输出V o’，测其幅值、频率及Rw 值，记录之。
（2）改变Rw 的位置，观察对Vo 、V o’幅值及频率的影响。 （3）改变R1（或R2），观察对Vo 、V o’幅值及频率的影响。
五、 实验结果与总结
1、 RC 桥式正弦波振荡电路 （1）
实验数据：
Vo 的波形：
正弦波
