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1、实验7 波形发生器的设计,波形发生器的设计,1,3,4,预习要求,实验原理,实验内容,5,实验报告要求,2,实验目的,6,附录,一、预习要求,复习正弦振荡器、方波和三角波发生器的电路组成和工作原理，画出电路图。 估算实验内容中实验电路的振荡频率、幅度，定性分析、画出输出电压波形。 应用Multisim软件，设计简易信号发生器。 运算放大器选用741 或LM324设计电路。,二、实验目的,2,学习用运放组成正弦波、方波及三角波发生器；,观测正弦波、方波及三角波的波形、幅度和频率；,学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。,学习Multisim软件，熟练电子电路仿真、设计、分析。,三、实验原
2、理,三、实验原理,由放大器加正反馈网络及选频网络可以组成振荡器，设计产生正弦波、方波和三角波的多种形式信号发生器。本实验以最常见的几种基本信号波形产生电路为例，分析研究其电路性能和主要参数指标。,RC桥式正弦波振荡器,电路的振荡频率： 起振的幅值条件： Rf/R12 其中Rf= RW +R2 + (R3 /rD),调节RW以调整反馈电阻Rf，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 。,方波周期 T =2RfCf(1+F)/(1-F) =2RfCf (1+2R2/R1) 式中 F=R2/(R1+R2) R1= R1+ RW R
3、2= R2+ RW 振荡频率 fo=1/T 当正反馈系数F=0.47时， fo=1/T=1/2RfCf 方波幅度 Uom=Uz,方波发生器,三角波和方波发生器,实验电路如图：,振荡频率： f0=R2/4 R1 (Rf +RW )Cf 方波幅度: Uom= UZ 三角波幅度：Uom= R1/ R2. UZ,四、实验内容,四、实验内容,1. 正弦波振荡器(图4.39电路),负反馈深度对起振条件及输出波形的影响 接通12V电源，调节RW，观察输出波形从无到有，从正弦到失真，记录u0波形；记下临界起振正弦输出，幅度最大及出现失真情况下，RW值各为多少？ 用示波器测振荡频率f0，在选频网络两个电阻R上并
4、联同一阻值电阻,观察记录f0变化并与理论值比较。,四、实验内容,1. 正弦波振荡器(图4.39电路),RC串并联网络幅频特性观察 将RC串并联网络与运放断开，由函数发生器输入1V左右的正弦信号取代Uo，并用双踪示波器同时观察RC串并联网络的输入、输出波形，保持输入幅度1V不变，由低到高改变频率，当f= f0 =1/2RC时，输出达到最大值，且输入、输出同相。,R10K,R10K,C 0.01F,C 0.01F,输入U,输出U,2.方波振荡器 按图(图4.40)连接电路，接通12V电源，将RW调至中心位置，用双踪示波器观察并记录方波U0和三角波UC波形。测量其幅度和频率。 调节RW使动点调至最上
5、和最下端，观察记录U0、UC幅度和频率的变化情况，测出频率变化范围。,四、实验内容,四、实验内容,3. 三角波振荡器,按图(图4.41)联接电路，接通12V电源，用双踪示波器观察记录三角波Uo和方波Uo的波形。测量其幅度、频率及RW值。 改变RW的动点位置，观察对Uo, Uo的幅度和频率的影响。 改变R1值为20K，观察对Uo Uo幅度和频率的影响。,四、实验内容,4. 设计简易信号发生器（选做、仿真实践）,提示：设计电路产生方波，方波经积分电路输出三角波，三角波再经低通滤波可获得正弦波。调整电路参数可改变信号频率，获得无明显失真的正弦波。,1、正弦波发生器 2、方波发生器 3、三角波、方波发
6、生器,五、实验报告要求,整理实验数据，画出波形，把实测频率与理论 值比较，分析误差原因。 根据实验分析RC振荡器的振幅条件。 整理实验数据，在同一坐标纸上，按比例画出 方波和三角波的波形，标出时间和电压值。 分析RW变化对方波幅度和频率的影响。 整理实验数据，把实测频率与理论值比较。 在同一坐标纸上，按比例画出三角波和方波波 形，标出时间和电压值。,封装,功能结构引脚配置,通用4运放LM324主要技术参考,1 Power Supply Voltages Single Supply：VCC 32V Split Supplies：VCC, VEE 16 2 Input Electrical Cha
7、racteristics Input Differential Voltage Range： VIDR 32V Input Common Mode Voltage Range： VICR 0.3 to 32V Input Offset Voltage ：VIO 10mV Input Offset Current ：IIO 100nA。 3 Output Electrical Characteristics Output VoltageHigh Limit (RL = 10 k)：VOH 28V Output Voltage Low Limit (RL = 10 k)：VOL 100mV Output Current: IO 50mA 4 Large Signal Open Loop Voltage Gain: AVOL 100V/mV 5 Common-Mode Rejection Ratio :CMR 65 85 dB,主要技术参数,集成电路结构原理,集成电路结构原理,典型应用参考,
