波形發生電路實驗報告

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實驗十波形發生電路

實驗目的

1.掌握波形發生電路的結構特點和分析、計算、測試方法

2.熟悉波形發生器的設計方法

實驗儀器

雙蹤示波器數字萬用表交流毫伏表直流電源

預習要求

1．分析下圖中電路的工作原理，並根據電路引數畫出輸出uo和uc的波形。

2．圖5-10-2電路如何使輸出波形占空比變大？畫出電路原理圖。

實驗原理

非正弦波產生電路，一般由電子開關（電壓比較器），外加反饋網路構成閉環電路形成。常用的波形發生電路有方波、三角波、鋸齒波發生器等。

1．方波發生器

電路如圖所示，整合運放和電阻r2、r3、r4構成滯回電壓比較器，作為電子開關使用，r1、c相串聯作為具有延遲作用的反饋網路，整個電路是乙個閉環電路。設電路剛加電時，uc=0，且滯回比較器的輸出電壓為uz,則整合運放同相輸入端此時的電位為

u﹢=r2*uz/(r2+r3)

同時uz通過r1向c充電，uc由零逐漸上公升，當uc﹥u+時，uo從uz跳變為-uz，則

u+=-r2*uz/(r2+r3)

同時，電容c通過r1放電，使uc逐漸下降，小於u+時，uo又跳變為uz，回到初始狀態，如此周而復始，產生振盪，輸出方波。

該方波發生器輸出的方波振盪週期 t=2r1*c*㏑（1+2r2/r3）

2．占空比可調的矩形波發生電路

通常將矩形波高電平的時間與週期時間之比稱為占空比。方波的占空比為50%。如果需要產生占空比小於或大於50%的矩形波，則應設法使方波發生電路中電容的充電時間常數與放電時間常數不相等。

下圖電路中利用二極體的單向導電性可以構成占空比可調的矩形波發生電路。

該電路發生的矩形波振盪週期 t=（rw +2r1）c㏑(1+2r2/r3)

占空比t1/t=（r′w+r1）/（ rw+2r1）調節電位器rw可使輸出矩形波的占空比變化。

3．三角波發生電路

上述方波發生器中uc的波形近似三角形，但其線性度比較差。下圖電路可以產生線性度比較高的三角波，它包含兩部分電路，前一部分為滯回電壓比較器，後一部分為積分電路。

設電路剛加電時，電容兩端的電壓為0

若uo1=uz,則積分電路中的電容充電，uo按線性規律下降，當uo下降到0以後再下降到一定程度，使a1的u+略低於u-（0）時，則uo1從+uz跳變為-uz，同時u+也跳變到更低的值（比0低很多）。在uo1變為-uz後，電容放電，uo按線性規律逐漸上公升，當uo上公升到一定程度，使a1的u+略大於0時，uo1又從-uz變回uz，使電路回到初始狀態。如此周而復始，產生振盪，電路產生三角波。

週期 t=4r1r4c/r2 振盪幅度 uom=r1uz/r2

4．鋸齒波發生電路

鋸齒波與三角波的區別是，後者上公升和下降的斜率相等，而前者上公升和下降的斜率不相等（通常相差很多）。因此，只要使三角形產生電路中的的電容與放電

實驗內容

1．方波發生電路

1 按圖5-10-1連線電路，檢查無誤後，接通電源。

2 調整電位器rp，輸出波形從無到有，用示波器觀察uo、uc波形,測量頻率。

3 分別測出r1=10k、r1=110k時，輸出波形的頻率，輸出幅值。

10k4 調節電位器rp，使輸出電壓uo的輸出幅度最大且不失真，用毫伏表測量電壓uo、反饋電壓u+和u-，分別研究振盪的幅值條件。

u+=3.236v u-=3.945v uo=6.474v

2．占空比可調電路

1 按圖5-10-2電路接線，檢查無誤後，接通電源。

2 調整電位器rp，輸出波形從無到有，用示波器觀察uo、uc的幅度及頻率變化情況。把rw的動點調節到最上、最下位置，測出頻率範圍，記錄之。

rw最上的位置

rw最下的位置

3將電位器rp調節到中心位置，將乙隻穩壓管短接，觀察uo波形，分析二極體的限***。

4若要使占空比更大，應如何選擇電路引數並用實驗驗證。

3．三角波發生電路

①按圖5-10-3電路接線，檢查無誤後，接通電源

②改變rp，用示波器觀察頻率如何變化？按預習方案分別實驗並記錄

4．鋸齒波發生電路

①按圖5-10-3電路接線，檢查無誤後，接通電源

②將rp調至最上和最下（要求有波形輸出）位置，測量頻率變化範圍

實驗報告

1．整理實驗資料，畫出個電路的輸出波形，並與理論分析結果比較。

2．分析誤差產生的原因，思考波形訊號的產生受哪些因素的影響。

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