波形产生电路实验报告
一、实验目得
1。
通过实验掌握由集成运放构成得正弦波振荡电路得原理与设计方法;
2、通过实验掌握由集成运放构成得方波(矩形波)与三角波(锯齿波)振荡电路得原理与设计方法。
二、实验内容
１. 正弦振荡电路
ﻩ实验电路图如下图所示,电源电压为±12V。
(1)缓慢调节电位器R W,观察电路输出波形得变化,解释所观察到得现象、
(2)仔细调节电位器R W,使电路输出较好得正弦波形,测出振荡频率与幅度以及相对应得R W之值,分析电路得振荡条件。
(3)将两个二极管断开,观察输出波形有什么变化。
２、多谐振荡电路
(1)按图2 安装实验电路(电源电压为±12Ｖ)。
观测V O1、V O2波形得幅度、周期(频率)以及V O1得上升时间与下降时间等参数。
(2)对电路略加修改,使之变成矩形波与锯齿波振荡电路,即V O1为矩形波,V O2为锯齿波、要求锯齿波得逆程(电压下降段)时间大约就是正程(电压上升段)时间得2０％
左右、观测V O1、V O2得波形,记录它们得幅度、周期(频率)等参数、
３.设计电路测量滞回比较器得电压传输特性。
三、预习计算与仿真
1、预习计算
(１)正弦振荡电路
由正反馈得反馈系数为:
由此可得RC 串并联选频网络得幅频特性与相频特性分别为
易知当时,与同相,满足自激振荡得相位条件。
若此时,则可以满足,电
路起振,振荡频率为
000
111
994.7Hz 1.005ms 2216k 10nF f T RC f ππ=
====⨯Ω⨯，、
若要满足自激振荡,需要满足在起振前略大于1,而,令,即满足条件得R ｗ应略大于10k Ω、 (2)多谐振荡电路
ﻩ对电路得滞回部分,输出电压U O =±U Z =±6V ，U P =U O ×R 2R 2+R 1
+U O2×
R 1R 2+R 1
,当U P =
U N =0V 时,可以得到U O2=±R 2R 1
×U O =±3V 、
由U T =
1R 3C
×0.5T ×U O −U T ,所以得到:T =4R 2R 4C R 1⁄=400us 、
２。
仿真分析 (1)正弦振荡电路 仿真电路图:
仿真得到得测量数据总结如下(具体见仿真报告): (１)R W 为０时,无波形产生 (2)调节R W 恰好起振时
(3)调节R W 使输出电压幅值最大
(2)多谐振荡电路
仿真电路图:
得到得数据整理如下:
(3)矩形波与锯齿波发生电路
仿真电路图:
仿真结果整理如下:
(４)滞回比较器电压传输特性得测量
仿真电路图:
XSC1
仿真结果整理如下:
四、实验数据记录与处理
1。
正弦振荡电路
(1)R W为0时,无波形产生
(2)调节R W恰好起振时
此时得波形:
(3)调节R W使输出电压幅值最大
此时得波形:
(4)将两个二极管断开观察R W从小打大变化时得波形就是如何变化得
调节电阻使得恰好起振时得波形与继续调大电阻后得输出电压波形依次为:
由波形变化可以瞧出,当调节电阻使得电路刚好出现振荡时输出电压幅值就已经到达最大值,并且有一点得失真现象,当继续调大电阻时,输出电压波形失真更加严重。
２。
多谐振荡电路
输出电压波形为:
实验数据整理如下:
3、 矩形波与锯齿波发生电路
实验测得得数据整理如下
:
4. 滞回比较器电压传输特性得测量 实验数据整理如下:
ﻩ误差分析:
1。
正弦振荡电路中峰值得测量误差较大,可能由于在仿真过程中由于Ｍｕｌtisim 中在用示波器测量输出电压时,即使调节电阻已经达到理论值,但示波器上还就是没有波形出现,所以会与实际测量形成一定得误差、
2。
多处得输出电压测量得误差较大。
因为实际实验使用得稳压管为5、1V 得,而老师
要求得仿真中采用得稳压管为6Ｖ得,即使仿真中采用得就是虚拟得稳压管,但就是经过测量发现稳压管还就是会存在正向导通电压,所以仿真中采用稳压管得稳压值较大,产生了误差。
五、思考题
１. 图 1 中得电位器调到什么位置时最好(电路既容易起振,又能输出较好得正弦波)?
答:由正弦波发生电路得起振条件,R w 应该略大于10kΩ,电路才能输出正弦波。
在实验中测得R w =10.33kΩ时电路恰能产生稳定得正弦波,而在R w =18.52kΩ时电路输出得不失真
正弦波幅值最大。
因此,为了既使电路容易起振,又能输出较好得正弦波,应该将电位器调节到10.33kΩ与18.52kΩ之间得位置、
６。
由运放组成得多谐振荡器电路,其输出波形(方波或矩形波)得跳变沿主要决定于什么？如果要缩短其上升时间与下降时间(使波形变陡),您认为可采取哪些办法？
答:由于电路中使用得运放不就是理想得运放,所以转换速率有限,因此输出方波或矩形波时会出现跳变沿。
如果要缩短其上升与下降时间,应该提高运放得转换速率。
六、实验结论
1. 正弦振荡电路得起振条件为R w应该略大于10kΩ,实验中测得当R w=10.33kΩ时电路恰好起振;
２、在正弦振荡电路中加入二极管得非线性环节可以在一定范围内避免波形发生失真,实验测得输出最大不失真正弦波时R w=18.52kΩ,若去掉二极管环节则电路一起振就失真、
3。
多谐振荡电路第一级电路输出方波,第二级电路输出三角波,若在电路中加入占空比可调环节可以调节积分电路得充电与放电得时间常数,当其时间常数不一样时,则充电与放电所需要得时间就不同,进而使电路输出锯齿波;
4、滞回比较器电路有两个阈值电压,其输出特性如上面仿真图示。
七、实验收获与体会
1、实验中通过仿真分析与亲手搭建电路加深了对于波形产生电路得理解;
2。
正弦振荡电路中通过观察去掉二极管后得产生得波形,深刻理解了非线性环节对于正弦振荡电路得重要性;
3. 通过测量滞回比较器得电压传输特性初步掌握了示波器X—Y输出通道得基本操作方法,对于示波器得使用有了更深得体会。