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1、目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心实验六 简易函数信号发生器电路的研究目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心一、实 验 目 的二、实验原理三、实验设备和器件五、实验报告四、实 验 仪 器六、预习要求及思考题目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心一 、实验目的1通过实验掌握由运算放大器构成正弦波振 荡电路的原理与设计方法。2通过实验掌握由运算放大器构成方波和三角 波振荡电路的原理与设计方法。3通过实验了解函数信号发生器的调整和主要 性能指标
2、的测试方法。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心二 、实验原理1函数信号产生方案对于函数信号产生电路，一般有多种实现方案， 如模拟电路实现方案、数字电路实现方案(如DDS方 式)、模数结合的实现方案等。数字电路的实现方案：一般可事先在存储器里 存储好函数信号波形，再用D/A转换器进行逐点恢复 。这种方案的波形精度主要取决于函数信号波形的 存储点数、D/A转换器的转换速度、以及整个电路的 时序处理等。其信号频率的高低，是通过改变D/A转 换器输入数字量的速率来实现的。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心模拟电路的实现
3、方案：是指全部采用模拟电路的方式 ，以实现信号产生电路的所有功能，本实验的函数信号产 生电路采用全模拟电路的实现方案。对于波形产生电路的模拟电路的实现方案，也有几种 电路方式可供选择。本实验选用最常用的，线路比较简单 的电路加以分析。如用正弦波发生器产生正弦波信号，然 后用过零比较器产生方波，再经过积分电路产生三角波， 其电路框图如图6.1所示。图6.1模拟电路实现方案框图 目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心2R C桥式正弦振荡电路RC桥式正弦振荡电路如 图6.2所示。其中R1、C1和 R2、C2为串、并联选频网 络，接于运算放大器的输 出与同相输入端
4、之间，构 成正反馈，以产生正弦自 激振荡。R3、RW及R4组成负反 馈网络，调节RW可改变负 反馈的反馈系数，从而调 节放大电路的电压增益， 使电压增益满足振荡的幅 度条件。图6.2 R C桥式正弦振荡电路 目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心为了使振荡幅度稳定，通常在放 大电路的负反馈回路里加入非线性 元件来自动调整负反馈放大电路的 增益，从而维持输出电压幅度的稳 定。图中的两个二极管D1，D2便是 稳幅元件。当输出电压的幅度较小 时，电阻R4两端的电压低，二极管 D1、D2截止，负反馈系数由R3、 RW及R4决定；当输出电压的幅度 增加到一定程度时，
5、二极管D1、D2 在正负半周轮流工作，其动态电阻 与R4并联，使负反馈系数加大，电 压增益下降。输出电压的幅度越大 ，二极管的动态电阻越小，电压增 益也越小，输出电压的幅度保持基 本稳定。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心图6.2 R C桥式正弦振荡电路 当：R1=R2=R，C1=C2=C时电路的振荡频率 ： 起振的幅值条件 ： 为了维持振荡输出，必须让 为了保证电路起振，目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心调整电阻RW （即改 变了反馈R f ），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，
6、应适当加大R f ，如波形失真严重，则应 适当减少R f。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（粗调） ，而调节R作量程内的频 率细调。图6.2 R C桥式正弦振荡电路 目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心由图6.3可知 ： 电路翻转时： 即得： 图6.3 迟滞比较器图6.4 迟滞比较器电压传输特性3比较器迟滞比较器的电路图如图6.3所示。该比较器是一个具有迟滞回 环传输特性的比较器。由于正反馈作用，这种比较器的门限电压是随输 出电压V0的变化而变化。在实际电路中为了满足负载的需要，通常在集 成运放的输出端
7、加稳压管限幅电路，从而获得合适的 和 。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心4方波和三角波发生器由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器， 一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图6.5所 示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成 的方波和三角波发生器。图6.5 方波和三角波发生器电路目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心4.1方波和三角波发生器的工作原理A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决 定。利用叠加定理可得：当 Vp0时 A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 Vp0 时， A1输出为负
8、 即 VO1 = -Vz目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心A2构成反相积分器VO1为负时， VO2 向正向变化， VO1 为正时， VO2 向 负向变化。假设电源接通时VO1 = -Vz，线性增加。 当： 时，可得：当VO2上升到使Vp略高于0v时，A1的输出翻转到VO1 = +Vz 。 目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心同样 时当VO2下降到使Vp略低于0时， VO1 = - Vz 。这样不断的重 复，就可以得到方波VO1 和三角波VO2 。其输出波形如图 6.6 所示。输出方波的幅值由稳压 管DZ决定 ，被
9、限制在稳压值 Vz之间。 电路的振荡频率： 方波幅值 ： = 三角波幅值： = 调节 可改变振荡频率， 但三角波的幅值也随之而变化。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心三、实验设备与器件1.直流电源：12V； 2.双踪示波器；3.交流毫伏表； 4.频率计；5.集成运算放大器：LM324 ； 6. ；7.电阻器、电容器若干只。 目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心四、实验内容按照图6.7所 示连接电路，首先 将K1断开、K2闭 合分别进行RC桥 式正弦波振荡器和 方波、三角波发生 器的调试。然后将 K1闭合、K2断开
10、 进行函数信号发生 器电路的联调。图6.7 函数信号发生器实验电路目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心1.RC桥式正弦波振荡器（1）通12V电源，缓慢调节电位器RW1使电路 起振，并定性描绘出V01的波形，仔细调节电位 器RW1，使电路输出较好的正弦波形，测出振荡 频率和幅度以及相对应的RW1值。（2）在R1、R2或C1、C2上并接同值电阻或电 容，用示波器观察输出电压波形，并测出相应频 率，了解振荡频率的调整方法。（3）将两个二极管断开，观察输出波形有什么变 化，并分析D1、D2的稳幅作用。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基
11、础教学实验中心2.方波和三角波发生器（K1断开、K2接通） （1）将RW2调到合适的位置上，用双踪示波器观察V02、 V03波形，并记录此时输出波形的波形、幅值、频率及 RW2的值。（2）调整RW2的位置，观察对V02、V03波形频率和幅值 的影响。（3）改变R5（或R6）的值，观察对V02、V03波形、频率 和幅值的影响。3. 联调（K1接通、K2断开）用双踪示波器观察V01、V02、V03的波形，开记录相关频 率、幅度数据。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心五、实验报告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R
12、C振荡器的振幅条件。3.讨论二极管D1、D2的稳幅作用。4.在同一张坐标纸上，按比例画出正弦 波、方波及三角波的波形，并标明周期 和电压幅值。5.分析并讨论R5、R6和RW2的改变对 三角波幅值和频率的影响。目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心六、预习要求1复习有关RC正弦波振荡器、三角波及方波 发生器的工作原理。2设计实验表格3理解电路振荡的条件？为什么要增加二极 管D1和D2？ 目录模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子基础教学实验中心电子基础教学实验中心七、思考题1.振荡电路中还有哪些稳幅方法？2.如果要分别改变三角波的幅度和频率应怎样修 改图6.7所示的电路？ 3.电路要起振，R3与RW1和R4的阻值应该满足 什么关系？是否越大越好？为什么？ 并分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响 。
