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1、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、交流亳伏表、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VPl=VzRV(Rl+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=VPl时，电路输出翻转,vo由Vz变为-Vz,vp由VPl=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，电路输出方波。在
2、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,R
3、4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t1=(Rpp+R4)Cln(1+2R1/R2)类似地可求得输出低电平的持续时间为T2=(Rpn+R4)Cln(1+2R1/R2)愉出的周期为T=t1+t2=(Rp+2R4)Cln(1+2R1/R2)占空比为今=11/12=(Rpp+R4)/(Rpn+R4)(3)三角波发生器R410 k Uhm设电路通电瞬间，即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vol=Vz,这时运放AR1正相输入端电压为Vpl=(Vz-vo)Rp/(Rl+Rp)+vo=RpVz/(Rl+Rp)+voRl/(R
4、l+Rp)0运放ARI输出保持为高电平。积分器输出线性地下降。当Vpl等于0时，对应于时刻r,这时过0比较器翻转,vol=-Vz,记此刻的积分器输出电压值为VoN,有RpVz/(Rl+Rp)=-RlVoN/(Rl+Rp)解得VoN=-RpVz/Rla.”i.ip，斗：他，子i.VzdtVoN=-l/R3CJu=-Vzt/R3C三角波周期为T=4t=4R3RpC/Rl幅值为Vom=|von|=RpVz/Rl(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
5、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t2=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T1=2(Rpp+R4)R1C/R2锯齿波的周期为T=t1+t2=2(Rp+2R4)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=RlVz/R2四、实验项目一in.iz.n.i”.z1.仿真(1)方波发生器仿真值R4+Rp/kQ20406080100幅值/v3.363.373.383373.36周期/ms6.418.3410.3712.4414.21分析：随着Rp阻值的改变，幅
6、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/kQ20406080100R4+Rpn/kQ10080604020.-一一一破新资料推荐一一一一一.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。R5丈 1N5力 3B:L. 22kT) . .如看： ；I：:-,：丁, | ,;：，（3）三角波发生器HH、孙景昊1
7、611801，侬方焕发生台“黔方陵生曲出计“由三角鼓发生器，Rp=10kQVoVol幅值/V3.7563.35周期/ms9.39.4Rp=15kQVoVol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.-一一一破新资料推荐一一一一一.(4)斜率可调锯齿波发生器2X)15o0ivccwCOAXO1：JMW1H的履打万庆独生彳 |国万友生W |助 Mn示或2LXSC1llwQ )RI-WJ MJkO02! ”MS?2mUH161180117孙景吴Rp/kQ1030507090幅值/V3.363.383.563.32
8、3.40周期/ms64.3463.2164.4862.2363.21t1/ms10.418.230.840.948.7tms49.841.331.420.29.9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/v5.85.9,5.95.95.9周期/ms3.45.6,7.69.611.6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
9、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/kQ20406080100R4+Rpn/kQ10080604020周期/ms8.28.48.58.48.1幅值/V5.95.95.95.95.9占空比0.20.5125理论分析值R4+Rpp/kQ20406080100T/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=10kQVoVol幅值/V5.455.65周期/ms8.888.9Rp=15kQVoVol幅值/V8.25.9周期/ms13.213.2分析：
10、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，幅值数据大约是仿真的2倍（4）斜率可调锯齿波发生器Rp/kQ1030507090幅值/V6.055.95.95.96.05周期/ms62.561.661.461.662.7t1/ms8.919.329.334.242.1.-一一一破新资料推荐一一一一一.t加ns41.433.427.419.78.9理论估算值Rp/kQ1030507090t1/ms8.817.626.435.244t/ms4435.226.417.68.8分析：T1和T2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
11、，T1和T2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蚊新资料推杼六、原始数据生。川SIR6。7Ms胆rJ一川illJ1?.占为利/.Q上(*QRv下令人Rmr/n】k人T-1,/4QW?sJr,c精徨/vjj，二）八9、啦Ko-Lo-j12*/了就，想回240./口喧$加,P浦mSM。/套丽好位,-少M桶位蒯/Vx?11$的/Jo(JJkB、fV，/fy州而京市仙林大道y
