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1、实验八波形发生电路一、实验目的1. 掌握波形发生电路的特点和分析方法2. 熟悉波形发生电路设计方法。二、实验仪器1. 双踪示波器2. 数字万用表三、预习要求1. 分析图 8.1电路的工作原理，定性画出V和V波形。OC2. 若图 8.1 电路 R=10K，计算 VO的频率。3. 图 8.2 电路如何使输出波形占空比变大？利用实验箱上所标元器件画出原理图。4.图 8.3电路中，如何改变输出频率？设计2 种方案并画图表示。5.图 8.4电路中如何连续改变振荡频率？画出电路图。( 利用实验箱上的元器件 )四、实验内容1. 方波发生电路实验电路如图8.1 所示，双向稳压管稳压值一般为5 6V。图 8.1
2、 方波发生电路(1) 按电路图接线，观察 VC、 VO波形及频率，与预习比较。(2) 分别测出 R=10K， 110K 时的频率，输出幅值，与预习比较。要想获得更低的频率应如何选择电路参数？试利用实验箱上给出的元器件进行条件实验并观测之。图 8.1 所示的方波发生电路由反向输入的滞回比较器（即施密特触发器）和RC 回路组成，滞回比较器引入正反馈，RC 回路既作为延迟环节，又作为负反馈网络，电路通过RC 充放电来实现输出状态的自动转换。分析电路，可知道滞回比较器的门限电压U TR1UZ 。当UO输出为 UZ 时，UO 通过 R 对 C 充电，直到 C 上的电压 UC 上R1R2升到门限电压UT
3、，此时输出 UO反转为 UZ ，电容 C 通过 R 放电，当 C 上的电压 UC 下降到门限电压U T ，输出 U O 再次反转为 U Z ，此过程周而复始，因而输出方波。根据分析充放电过程可得公如下：T2RC ln(12R1 ) ， f1R2T有 U Z6V 、 R1R210K、 C0.1 F ，代入公式计算得：当R=10K时，输出方波频率 f=455.12Hz;当 R=110K时，输出方波频率f=41.4Hz 。观察实际输出波形：当 R=10K时，输出幅值正负5.6 伏，频率 430Hz 的方波； 当 R=110K时，输出幅值正负5.6 伏，频率39.75Hz的方波。从公式可见，想要获得更
4、低的频率，可以加大电阻 R 和电容 C ，或者加大R1、减小 R2。2. 占空比可调的矩形波发生电路实验电路如图 8.2 所示。图 8.2占空比可调的矩形波发生电路图 8.2 原理与图 8.1 相同， 但由于两个单向导通二级管的存在，其充电回路和放电回路的电阻不同，设电位器 RP 1 中属于充电回路部分（即 RP1 上半）的电阻为 R/ ，电位器 RP1 中属于放电回路部分（即 RP1 下半）的电阻为 R / ，如不考虑二极管单向导通电压可得公式：Tt1 t2(2R R/)C ln(12RP 2), f1qRR/，调节RR2，占空比2R R/R /TRP 210K，由各条件可计算出 f87.5
5、4Hz。(1) 按图接线，观察并测量电路的振荡频率、幅值及占空比。(2) 若要使占空比更大，应如何选择电路参数并用实验验证。实际实验时，当RP 210K时，调节 RP1 观察输出波形。观察到当占空比在三分之一到三分之二之间时，输出方波的幅值为正负5.6 伏，频率大致不变在71.6 赫兹附近，超过此范围后频率会升高。 之所以与理论计算值有相当大的差异，是因为理论计算时忽略了二极管正向导通电压0.7 伏的关系，实际充放电电流比理论小，所以频率要比理论低。3. 三角波发生电路实验电路如图 8.3 所示。图 8.3三角波发生电路三角波发生电路是用正相输入滞回比较器与积分电路组成，与前面电路相比较， 积
6、分电路代替了一阶 RC 电路用作恒流充放电电路，从而形成线性三角波，同时易于带负载。 分析滞回比较器，可得U TRPUZ ，分析积分电路有 UO21U O1 dt ， 所 以 有R1R3CU ZTU T( U T ) 2 RP U Z ， 所 以 T 4 RP R3 C, f1 ， U O 2 m U T 。 选R3 C2R1R1TRP10K，计算得 f113.6Hz 。(1) 按图接线，分别观测 V01 及 V02 的波形并记录。(2) 如何改变输出波形的频率？按预习方案分别实验并记录。实际实验时选 RP 10K， U O 1 得到 f116.4Hz 、峰峰值约 11伏的方波， U O 2得
7、到f116.4Hz 、峰峰值约9 伏的三角波。 改变 RP 可以改变频率和幅值， RP 上升， U O 2 m 上升， f 下降。 RP 18K， U O 1 得到 f66.0Hz 、峰峰值约 11伏的方波， U O 2得到f66.0Hz 、峰峰值约18 伏的三角波。RP 3.8K， U O 1 得到 f291.8Hz 、峰峰值约 11 伏的方波， U O 2 得到 f291.8Hz 、峰峰值约4 伏的三角波。4. 锯齿波发生电路实验电路如图 8.4 所示。图 8.4 锯齿波发生电路电路分析与前面一样，U TR1 U Z ，设当 U O 2 U Z 时，积分回路电阻（电位器上半R2部分）为 R
8、/ ，当 U O2U Z 时，积分回路电阻（电位器下半部分）为R / 。考虑到二极管2R1U Z2R1U Z的导通压降可得：t1R20.7R/ C ， t2R2R/ C ， T t1t 2 ， f1/T ，占U ZU Z0.7空比 q t1 / t 2R/ /(R/R/ ) 。 RP 为 100K 电位器时频率太低，改为22K 时，理论频率为 91.25 赫兹。(1) 按图接线，观测电路输出波形和频率。(2) 按预习时的方案改变锯齿波频率并测量变化范围。RP 为 100K 电位器时频率太低，改为22K 时：改变 RP 使占空比在三分之一到三分之二之间时，输出锯齿波频率约为83.86 赫兹，峰峰值9.2 伏，超过此范围则频率上升。要改变频率可改变 RP 、 R1、 R2、 C 。五、实验报告1. 画出各实验的波形图。2. 画出各实验预习要求的设计方案，电路图，写出实验步骤及结果。3. 总结波形发生电路的特点，并回答。(1) 波形产生电路需调零吗？(2) 波形产生电路有没有输入端。
