实验14正弦波-方波发生电路
第 2 篇 综合性、设计性实验 实验十四 正弦波,方波发生电路
实验十四 正弦波,方波发生电路
一、 实验目的
1( 了解由集成运算放大器构成信号发生电路的工作原理
2( 掌握集成运算放大器在构成信号发生电路时的电路联接
方法
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二、实验仪器
1( 1台编号为 RTSD,4 的模拟电路实验箱
2( 1块编号为 UT70A 的数字万用
表
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3( 1台编号为 SS-7802A 的双踪示波器
4( 1块编号为 DF2170C 的晶体管毫伏表
5( 2块型号为 μA741或LM358 的集成运算放大器
6( 1块运算放大电路实验板
三、实验原理
1. 正弦波发生电路
RC正弦波振荡电路也叫文氏电桥振荡器,电路结构如图14,1所示,电路的选频网络由RC串、并联结构构成,电路的正反馈网络由RC并联部分构成,R、R、R及二极管等元件12W构成了振荡电路中的负反馈及稳幅电路。调节电位器R,可以改变运算放大器的负反馈深度,W
以满足振荡电路产生自激振荡所必需的幅度条件并能够改善振荡电路输出波形。利用两个反向并联二极管V、V正向电阻的非线性特性来实现振荡电路的输出稳幅,V、V采用硅二极1212管且要求
参数
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匹配,同时硅二极管的温度稳定性好,可以保证输出电压波形正、负半周对称且受温度影响较小。电阻R的接入是为了削弱二极管非线性的影响,以改善振荡电路输出波3
形的失真。
1,fRC振荡电路输出信号频率: 02,RC
RF,2振荡电路产生自激振荡的条件: R1
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R,R,R,(R//r),其中r是二极管正向导通电阻。 公式中:负反馈电阻DfW23D
在振荡电路中改变负反馈电阻R(即调R)的大小,可以调节振荡电路的负反馈深度,FW
使振荡电路满足自激振荡的条件开始起振,并可以使电路输出波形的失真程度最小。如果振荡电路不能起振,则说明电路的负反馈作用太强,应适当加大负反馈电阻R;如果电路输出F 波形出现严重失真,则应适当减小负反馈R阻值。当改变电路选频网络的参数C或R的数值F
时,即可改变电路输出信号的频率,通常在振荡电路中采用改变电容器容量C的方式做频率量程切换,而调节R做量程内的频率细调。
图14,1 RC桥式正弦波振荡器
2( 方波发生电路
电压比较器是集成运算放大器在信号处理方面的应用电路,当电压比较器的输入电压电压U和比较器的基准电压U相比较,运算放大器将在输入电压与比较器基准电压数值相等时 iR
V产生输出电压的跃变,相应输出运算放大器的正、负饱和压降,这样利用电压比较器可osat()
以将输入模拟信号转变为输出方波信号,可以应用于模拟与数字信号转化等领域。
带双向限幅电路的过零比较器电路如图14,2(a)所示,当输入信号的电压数值过零值时,过零比较器将会输出一个方波信号,输出的方波信号幅值等于运算放大器的正、负饱和
V压降的数值。而比较器电路后级的限幅电路将把电路输出电压的数值降为稳压管的稳定osat()
电压数值,这个数值即为电路输出方波信号的电压幅值,图14,2(b)为带双向限幅电路的电压比较器的传输特性。
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(a)比较器电路 (b)比较器传输特性
图14,2 带双向限幅电路的过零比较器
四、实验过程
1( 正弦波发生电路的联接
在联接实验电路前,应先检查实验电路板中的集成运算放大器的型号,根据集成运算放大器的型号确定本次实验中使用的集成运算放大器的管脚功能。在联接实验电路前,应先将实验箱中的直流电源电压调节为集成运算放大器正常工作所需要的?12V,然后切断实验箱电源开关,准备联接实验电路。
按照图14,1联接正弦波发生电路,待正弦波发生电路联接完成后,检查实验电路接线,确认实验电路接线无误后,闭合实验箱电源开关,给正弦波发生电路供电,同时用同轴电缆线将正弦波发生电路的输出信号v联接到双踪示波器的信号输入端,缓慢调节电位器R,在oW示波器显示屏中观察正弦波发生电路的输出信号,待输出信号稳定且不失真后,切断实验箱电源开关,进行下一步实验操作。
2( 方波发生电路的联接
按照图14,2联接方波发生电路,电路联接完成后,将正弦波发生电路的输出信号联接到方波发生电路的信号输入端,用同轴电缆线将正弦波发生电路的输出信号与方波发生电路的输出输出信号同时联接到示波器的信号输入端,在示波器显示屏中观察正弦波形与方波波形。
3( 电路参数测量
利用示波器的电压测量功能,按照表14,1的要求,测量在选频网络的电阻及电容数值
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第 2 篇 综合性、设计性实验 实验十四 正弦波,方波发生电路 一定时,电路输出的正弦波及方波电压的峰,峰值Vopp,将测量结果记入表14,1中。利用示波器的频率测量功能,测量在选频电路的元件参数一定时,正弦波,方波发生电路输出信号的频率,将测量结果记入表14,1中,在坐标轴中描画出正弦波,方波波形,描画时应在波形中标出信号电压的峰,峰值。
按照表14,1的要求,改变电路选频网络的电阻值,重复上述操作。
表14,1
, 0.01 μF R = 10kΩ、C
正弦波 V= V opp
方波 V= V opp
频率 f= Hz
R=5kΩ、C,0.01μF
正弦波 V= V opp
方波 V= V opp
频率 f = Hz
五、实验
报告
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要求
1、在坐标轴中画出正弦波,方波发生电路输出信号的波形,同时在波形中标出输出信号电压
的峰,峰值。
2、根据测量数据分析,选频网络中的电阻数值的变化对输出信号频率的影响。
六、实验预习
1、预习集成运算放大器在信号处理方面应用的知识。
2、预习RC振荡电路的工作原理及电路起振的条件。
3、预习电压比较器应用的知识。
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