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1、、实验目的学习使用运放组成方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器和正弦波发生器二、实验仪器示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字多用表三、实验原理(1) 方波发生器设电路通电瞬时，电容上的电压为0,电路输出为Vz,这时运放正相输入端为VP仁VzR1/(R1+R2)=FVz运放输出电流经 R3, RP,R4向电容C充电。运放反相输入端Vn随时间延续电压升高，当vn=VP1时，电路输出翻转，vo由Vz变为-Vz，vp由VP仁FVz变为VP2=-FVz。这时由“地” 向电容反相充电，vn随时间延续电压下降，当vn=VP2,电路输出翻转，vo由-VZ变为Vz，vp由VP2=-FVz变为FVz，周而复始，
2、电路输出方波。在稳态，输出为Vz的时间可用以下方法推导：在起始时刻，电容上的电压为 Vc(0)=-FVz,电容充电的终了电压为Vz，所以电容上的电压为Vc( t)=Vz+( -FVz-Vz)eA( -t/RC )当电容上的电压达到FVz时，电路翻转，记电容充电时间为tFVz=Vz+ (-FVz-Vz ) eA (-t/RC )T =RCIn (1+F) / (1-F)输出方波的周期为 2t，所以输出方波的周期为T=2 ( Rp+R4 Cln (1+2R1/R2)(2) 占空比可调的矩形波发生器n 1 uf卄R4 - f 0 kOhmD2Rf100 kOhmRpRpR110 k Ohmi vxR
3、J-kOr.mAW1R35 1 肝 Oftm与方波发生器相比，非C正向充电和反向充电使用的不同的路径，从而使得高电平持续时间和低电平持续时间不同。当输出为高电平 Vz时，运放输出的电流经 Rpp, D1,R4向电容充电，类同于对方波发生 器的分析，忽略二极管的开启电压，容易得到输出高电平的持续时间为t 1= / Rpp+R4 Cln / 1+2R1/R2 )类似地可求得输出低电平的持续时间为t 2= / Rpn+R4 Cln / 1+2R1/R2 )输出的周期为 T=t 1+t 2= / Rp+2R4 Cln / 1+2R1/R2 )占空比为n =T 1/ T 2= / Rpp+R4 / /
4、Rpn+R4(3) 三角波发生器R4J0 kOhm0.22 Lf丄OPQ设电路通电瞬间，即t=0时，电容上的电压为 0,积分器输出vo=0,过0比较器输出为 vo仁Vz，这时运放 AR1正相输入端电压为Vp1=( Vz-vo)Rp/( R1+Rp +vo=RpVz/( R1+Rp +voR1/( R1+Rp 0运放AR1输出保持为高电平。 积分器输出线性地下降。当Vp1等于0时，对应于时刻t,这时过0比较器翻转，vo1=-Vz，记此刻的积分器输出电压值为 VoN有RpVz/(R1+Rp=-R1VoN/(R1+Rp解得 VoN= -RpVz/R1VzdtVoN=-1/R3C 0 =-Vz t /
5、R3C 三角波周期为T=4 t =4R3RpC/R1 幅值为 Vom=|von|=RpVz/R1(4 )锯齿波发生器与三角波发生器相比， 不同之处是：给C正向充电和反相充电使用了不同的路径，从而使得输出Vol高电平持续时间和低电平持续时间不同。电容反相充电电流经过C,R4,Rpn ,D2,类似于对三角波周期的推导，忽略二极管的开启电压，容易得到锯齿波的下降时间为t 2=2 ( Rpn+R4 R1C/R2电容正向充电电流经过C,R4,Rpp, D1,忽略二极管的开启电压，容易得到锯齿波的上升时间为t 1=2 ( Rpp+R4 R1C/R2锯齿波的周期为 T=t 1+t 2=2 ( Rp+2R4
6、R1C/R2类似于对三角波幅值的推导，容易得到锯齿波的幅值为Vom=R1Vz/R2四、实验项目1.仿真(1) 方波发生器R4+Rp/kQ20406080100幅值/v3.363.373.383.373.36周期/ms6.418.3410.3712.4414.21分析：随着Rp阻值的改变，幅值几乎不发生变化，但是周期随着Rp的增大而增大结论：符合预期。(2) 占空比可调的矩形波发生器R4+Rpp/k Q20406080100R4+Rp n/k Q10080604020周期/ms10.610.911.110.910.7幅值/V3.373.373.373.373.37占空比0.20.5125分析：无
7、论Rpp和Rpn怎么变，矩形波的幅值不变，当占空比为1的时候周期最长，而当占空比越偏离1的时候，周期越小，但是这个差距并不明显。结论：符合预期。(3) 三角波发生器Rp=10kQVoVo1幅值/V3.7563.35周期/ms9.39.4Rp=15kQVoVo1幅值/V5.1343.35周期/ms14.114.1分析：通过改变Rp的阻值可以改变三角波的周期 结论：Rp变大，三角波的周期变大(4) 斜率可调锯齿波发生器Rp/k Q1030507090幅值/V3.363.383.563.323.40周期/ms64.3463.2164.4862.2363.21t 1/ms10.418.230.840.
8、948.7t 2/ms49.841.331.420.29.9分析：随着Rp的改变，当Rp处于滑动变阻器的中间值时幅值最大，从中间向两边递减。 周期几乎没什么变化。结论：符合预期。2.实物实验(1) 方波发生器实验值:R4+Rp/kQ20406080100幅值/v5.85.95.95.95.9周期/ms3.45.67.69.611.6理论分析值:R4+Rp/kQ20406080100T/ms4.49.613.217.622分析：同仿真结论：周期数据比仿真值和理论计算值要小很多，周期实验数据可能出错，幅值数据大约是仿真的2倍(2) 占空比可调的矩形波发生器R4+Rpp/k Q20406080100
9、R4+Rp n/k Q10080604020周期/ms8.28.48.58.48.1幅值N5.95.95.95.95.9占空比0.20.5125理论分析值R4+Rpp/k Q20406080100T/ms13.213.213.213.213.2分析：同仿真。结论：幅值数据大约是仿真的 2倍，周期数据比仿真数据小一些而理论值小更多，实验有误差(3) 三角波发生器Rp=10kQVoVo1幅值N5.455.65周期/ms8.888.9Rp=15kQVoVo1幅值N8.25.9周期/ms13.213.2分析：改变Rp的值，即可改变三角波的周期，且Rp的值越大，三角波的周期越大结论：周期数据大致相等，幅
10、值数据大约是仿真的2倍(4) 斜率可调锯齿波发生器Rp/k Q1030507090幅值N6.055.95.95.96.05周期/ms62.561.661.461.662.7t 1/ms8.919.329.334.242.1t 2/ms41.433.427.419.78.9理论估算值Rp/k Q1030507090t 1/ms8.817.626.435.244t 2/ms4435.226.417.68.8分析：T 1和T 2数据与理论计算值差不多，周期数据大致相等，幅值数据大约是仿真的2倍，T 1和T 2数据和仿真相差很大结论：仿真数据不精确，实验和理论相符。五、实验小结和思考题1. 实验小结本
11、次实验比较顺利，在老师的两次帮助下提前完成了。这次实验我认识到了电路板上电源出的保险丝的重要性，由于电路中有短路线路，保险丝熔断保护了电路，证明老师以前一 直强调的电源接法对安全的重要性。本次实验最大的失误在于把书上电路图中的“+”号误以为是电源接入点，把电源正相输入端连了放大器负极， 导致大错。仿真的时候学习到了用串接稳压管的方式来制作双向稳 压管，更一步熟悉了器件搭试。2. 思考题（1）R3的阻值不能过大，否则电路不起振，但是过小的话流过的电流会太大造成不安全因 素，故综合以上两点调节。（2）足够小，这样反向充电电压翻转的时间就足够小，减小对输出波形的影响六、原始数据4扌尼氏據R於儿I9打IS、26.OJ-屈（/切、W.辆pJ刚川吋
