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1、波形变换与产生电路波形变换与产生电路 一、实验目的一、实验目的 1 1理解由集成运算放大器组成的比较器的工理解由集成运算放大器组成的比较器的工 作原理，作原理， 2 2加深理解由集成运放组成的各种波形发生加深理解由集成运放组成的各种波形发生 器的工作原理，器的工作原理， 3 3掌握各种波形发生器的电路构成及特点，掌握各种波形发生器的电路构成及特点， 学习自行设计和调测的方法。学习自行设计和调测的方法。 设备设备 名称名称现现有型号有型号 模模拟电拟电 路箱路箱石家庄瑞特石家庄瑞特RTMD-2RTMD-2 交流信号源交流信号源台湾固台湾固伟伟GFG-8219AGFG-8219A 数字示波器数字示
2、波器普源光普源光电电DS5042DS5042 模模拟拟示波器（示波器（选选用）用） GWGW Gos-630fcGos-630fc 交流毫伏表交流毫伏表 GWGW GVT-427BGVT-427B 数字万用表数字万用表 FLUKE FLUKE 15B15B 二、实验仪器：二、实验仪器： V V+ Vo Ao V V+ Vo 741 7 6 1 43 2 5 8 1 2 3 4 8 7 6 5 2反相输入端 3同相输入端 6输出端 7正电源端 4负电源端 1、5接调零电位器 8闲置端（NC） 1 2 3 4 UA741 8 7 6 5 1 1、集成运算放大器的结构和实验连线方法、集成运算放大器的
3、结构和实验连线方法 三、实验原理：三、实验原理： 调零电路图 2 2、 比较器比较器 门限电压不为零的比较器门限电压不为零的比较器 电压传输特性电压传输特性 输入为正负对称的正弦波输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。时，输出波形如图所示。 比较器可以实现波形的变换比较器可以实现波形的变换 图1、具有限幅的滞回比较器 若为了使输出电压的幅度被限制在，可采用双向稳压 管Dz，电路如图1所示，图中R是稳压管的限流电阻 门限电压及回差电压 图图2 2、滞回比较器模拟电路图、滞回比较器模拟电路图 图图3 3、滞回比较器模输入输出模拟结果、滞回比较器模输入输出模拟结果 （红线为输入曲线，蓝线为输
4、出曲线）红线为输入曲线，蓝线为输出曲线） 3、方波发生器： 图4 （a)方波发生器电路 (b)波形图 工作原理工作原理 uu电路接通电源瞬时，电路的输出为正向限幅还是负向限幅电路接通电源瞬时，电路的输出为正向限幅还是负向限幅 纯属偶然，设输出处于正向限幅，即纯属偶然，设输出处于正向限幅，即VVO O=V =V Z Z 时，则电容时，则电容C C 充电，其上电压充电，其上电压VV C C 按指数规律上升，当按指数规律上升，当VV C C 上升到等于上升到等于 时，运放的输出翻转为负向限幅，时，运放的输出翻转为负向限幅，VVO O= = -V-V Z Z 。若输出处。若输出处 于负向限幅，即于负向
5、限幅，即VVO O= = -V-V Z Z 时，则电容时，则电容C C放电，其上电压放电，其上电压VV C C 按指数规律下降，当按指数规律下降，当VV C C 下降到等于下降到等于 时，运放的输时，运放的输 出又翻转为正向限幅，如此循环不已，形成方波输出电压出又翻转为正向限幅，如此循环不已，形成方波输出电压 ，波形图见图，波形图见图4 4（b b）所示。）所示。 uu由分析可知，输出方波的周期为由分析可知，输出方波的周期为 图图5 5、方波发生器模拟电路图、方波发生器模拟电路图 图图6 6、方波发生器模拟输出曲线、方波发生器模拟输出曲线 4 4三角波发生器三角波发生器 uu由一个同相输入滞回
6、比较器和一个积分器构成。滞回比较由一个同相输入滞回比较器和一个积分器构成。滞回比较 器的输出作为积分器的输入，积分器的输出（即三角形发器的输出作为积分器的输入，积分器的输出（即三角形发 生器的输出）作为滞回比较器的输入。生器的输出）作为滞回比较器的输入。 图7 （a）三角波发生器电路图 ( b) 波形图 工作原理工作原理 ： 电源接通时， ，则线性下降，当下降到 时 ，运放A1输出翻转，变为 ；当 ，则VO2 线性增长，当VO2增长到 时，运放A1再次输出翻 转，变为VO1 = VZ。这样反复不已 三角波的峰值： 三角波的周期： 图图8 8、三角波发生器模拟电路图、三角波发生器模拟电路图 图图
7、9 9、三角波发生器电路模拟输出曲线、三角波发生器电路模拟输出曲线 （红线为二级输出）（红线为二级输出） 5 5正弦波信号发生器正弦波信号发生器 uu由运放构成的由运放构成的RCRC桥式振荡电路，它是由选频网络（为桥式振荡电路，它是由选频网络（为RCRC 串并联网络，它兼作正反馈网络）和同相输入比例放大器串并联网络，它兼作正反馈网络）和同相输入比例放大器 组成。组成。 图10、正弦波信号发生器 工作原理工作原理 ： 振荡频率： 在频率f0 下，正反馈网络的反馈系数，只有 时，才能满足振荡的振幅平衡条件 因此应 为了使电路起振应使AF略大于1，即应Rf 略大于2R1，这可 由调节RP来实现。 电
8、路中采用二极管来实现稳幅作用，由于起振时输出电压幅度较小，尚 不足以使二极管导通，此时 ，而后随着输出幅度增加，正向二极 管导通，其正向电阻逐渐减小，直至 时振荡稳定。二极管两端 并联电阻R2用于适当削弱二极管的非线性影响，以改善输出波形。 反馈系数反馈系数 RCRC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性 幅频响应幅频响应 又又 且令且令 则则 相频响应相频响应 图图11.11.选频网络选频网络 图图1212、RCRC正弦波发生器模拟电路图正弦波发生器模拟电路图 图图1313、RCRC正弦波发生器模拟电路输出结果正弦波发生器模拟电路输出结果 思考题思考题 1 1反相输入滞回比较器与同相输入滞回比较器的反相输入滞回比较器与同相输入滞回比较器的 传输特性曲线有何不同？传输特性曲线有何不同？ 2 2试推导方波发生器，三角波发生器振荡周期公试推导方波发生器，三角波发生器振荡周期公 式。式。 3 3正弦波发生器中，集成运放的两个输入端是否正弦波发生器中，集成运放的两个输入端是否 应等电位，运放工作在线性区还是非线性区？应等电位，运放工作在线性区还是非线性区？
