波形发生电路实验报告
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一、实验目的
1. 掌握由集成运放构成的正弦波振荡电路的原理与设计方法。

2. 学习电压比较器的组成及电压传输特性的测试方法。

3. 掌握由集成运放构成的矩形波和三角波振荡电路的原理与设计方法。

二、实验内容
1. 正弦波发生电路
（1）实验参考电路见图1。

（2）缓慢调节电位器R W，观察电路输出波形的变化，完成以下测试：
①R W为0Ω 时的u O的波形；
②调整R W使电路刚好起振，记录u O的幅值、频率及R W的阻值；
③调整R W使输出为不失真的正弦波且幅值最大，记录u O幅值、频率及R W的阻值；
④将两个二极管断开，观察R W从小到大变化时输出波形的变化情况。

2. 方波- 三角波发生电路
（1）实验参考电路见图2。

（2）测试滞回比较电路的电压传输特性
将图2 电路的第一级改造为滞回比较电路，在输入端输入合适的测试信号，用示波器X-Y模式观测电压传输特性曲线并记录阈值电压和u O1的幅值。

（3）测量图2电路u O1、u O2波形的幅值、周期及u O1波形的上升和下降时间。

3．矩形波- 锯齿波发生电路
修改电路图2，使之成为矩形波- 锯齿波发生电路。

要求锯齿波的逆程（电压下降）时间大约是正程时间的20%，记录u O1、u O2的幅值、周期。

三、实验要求
1. 实验课上搭建硬件电路，记录各项测试数据。

2. 完成正弦波电路的实验后在面包板上保留其电路，并使其输出电压U o在1-3V范围内连续可调。

四、预习计算
1．正弦波振荡电路
起振条件为|A|略大于3，刚起振时幅值较小，认为二极管还未导通，即R4+R W
R2
+1略大于3，即R W略大于10kΩ时刚好起振，随着R W的增大，振幅会增大，当R W过大时波形会出现失真。

振荡频率由RC串并联选频网络决定，f0=1
2πR1C1
≈106.1Hz
2．方波- 三角波发生电路
滞回比较器的阈值电压±U T=±R2
R1
U Z=±2.9V，测试滞回比较电路时将R2与运放A2的输出端断开，改接输入信号（三角波为宜）。

方波（u O1）的幅值为U Z=5.8V，三角波（u O2）的幅值为U T=2.9V。

U T=−
1
R4C
(−U Z)
T
2
−U T
U T=R2
1
U Z
解得：T=4R2R4C
R1
=0.4ms，即u O1和u O2的周期为0.4ms。

3．矩形波- 锯齿波发生电路
只需让电容充放电回路的时间常数不一样即可。

电路原理图如下：
关于参数选择：理论上需要R4=20%R6，结合元件盒中的元器件，最终选择R4为3.6kΩ，这样理论上逆程时间为正程时间的18%，实测结果要好于理论值。

五、电路仿真
1．正弦波振荡电路
刚起振时R W为10.34kΩ，正弦波幅值为1.649V，频率为1/9.43ms=106.0Hz
输出为不失真的正弦波且幅值最大时R W为17.86 kΩ，正弦波幅值为10.597V，频率为1/9.456ms=105.8Hz
逆程时间/正程时间=26.7%
六、硬件实验
1．实验截图
（1）正弦波发生电路
失真波形：
（2）方波- 三角波发生电路
（3）矩形波- 锯齿波发生电路
2．实验数据
（1）正弦波发生电路
○1当R W为0Ω时，输出始终为0。

23
○4将两个二极管断开时，增大R W到刚好起振之后继续增大，输出波形幅值迅速变大，很快出现失真现象。

（2）方波- 三角波发生电路
1
2
（3）矩形波- 锯齿波发生电路
逆程时间：50us
正程时间：248us
七．数据处理与分析
振荡频率f0的实验值比理论值略大，可能原因是选频网络中电阻电容实际值比标称值稍微小一些。

八、思考题
1．电路如图1所示，电位器R W调到什么位置电路既容易起振，又能输出较好的正弦波？答：R W调到十几k（不超过18k）时电路既容易起振，又能输出较好的正弦波，再根据所需幅值精确调节R W。

2．图1电路中两个并联二极管的作用是什么？
答：利用二极管的非线性起到稳幅作用，使输出幅值不会一直增大导致波形很快失真。

3．在测试滞回比较电路的电压传输特性时，输入电压的频率不能过高，为什么？
答：因为运放的转换速率有限，所以滞回比较器需要一定的响应时间，如果输入电压的频率过高，会使得滞回比较器的输出变化不能跟上输入的变化，这样在XY模式下测得的电压传输特性也就不准确了。