集成运放构成正弦波方波和三角波发生器Word格式文档下载.docx
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如不能起振,则说明负反馈太强,应适当加大R。
如波形失真严重,则应适当减小R
改变选频网络的参数C或R,即可调节振荡频率。
一般采用改变电容C作
频率量程切换,而调节R作量程内的频率细调。
图11-1RC桥式正弦波振荡器
2、方波发生器
由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器,一般均包括比较器和RC
积分器两大部分。
图11-2所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波—三角波发生器。
它的特点是线路简单,但三角波的线性度较差。
主要用于产生方波,或对三角波要求不高的场合。
1
电路振荡频率
fo
2R2
2RfCfLn(1
R丿
式中Ri=R'
+RW
R2=
甩+FW'
方波输出幅值
U)m=
±
UZ
R2,,
三角波输出幅值
Ucm
Uz
R1R2
调节电位器Rw(即改变F2/R1),可以改变振荡频率,但三角波的幅值也随之变化。
如要互不影响,则可通过改变Ff(或C)来实现振荡频率的调节
'
Dz
2CW231
图11-2方波发生器
3、三角波和方波发生器
如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统,如图11-3所
示,则比较器A输出的方波经积分器A2积分可得到三角波,三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波、方波发生器。
图11-4为方波、
三角波发生器输出波形图。
由于采用运放组成的积分电路,因此可实现恒流充电,使三角波线性大大改善。
图11-3三角波、方波发生器
fo2
4阴R“Cf
方波幅值
U'
十土UZ
三角波幅值
UomJUz
R2
调节R可以改变振荡频率,改变比值R可调节三角波的幅值。
uJ
+Uz
+—Uz
I.
■■
7
k
/
\
—+
.\
|—T
■
图11-4方波、三角波发生器输出波形图
三、实验设备与器件
1、
12V直流电源
2、双踪示波器
3、
交流毫伏表
4、频率计
5、
集成运算放大器卩A741X2
6、二极管IN4148X2
7、稳压管2CW23采1电阻器、电容器若干。
四、实验内容
1、RC桥式正弦波振荡器
按图11-1连接实验电路。
1)接通土12V电源,调节电位器R,使输出波形从无到有,从正弦波到出现失真。
描绘uo的波形,记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的R值,分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。
2)调节电位器FW,使输出电压uo幅值最大且不失真,用交流毫伏表分别测量输出电压UO、反馈电压U+和U-,分析研究振荡的幅值条件。
3)用示波器或频率计测量振荡频率f。
,然后在选频网络的两个电阻
R上并联同一阻值电阻,观察记录振荡频率的变化情况,并与理论值进行比较。
4)断开二极管D、D2,重复2)的内容,将测试结果与2)进行比较,分析D、D2的稳幅作用。
*5)RC串并联网络幅频特性观察
将RC串并联网络与运放断开,由函数信号发生器注入3V左右正弦信号,
并用双踪示波器同时观察RC串并联网络输入、输出波形。
保持输入幅值(3V)不变,从低到高改变频率,当信号源达某一频率时,RC串并联网络输出将达最
大值(约IV),且输入、输出同相位。
此时的信号源频率
ffo
2nRC
2、方波发生器
按图11-2连接实验电路。
1)将电位器Rw调至中心位置,用双踪示波器观察并描绘方波uo及三角波UC的波形(注意对应关系),测量其幅值及频率,记录之。
2)改变R动点的位置,观察u。
UC幅值及频率变化情况。
把动点调至最上端和最下端,测出频率范围,记录之。
3)将R恢复至中心位置,将一只稳压管短接,观察uo波形,分析DZ的限幅作用。
按图11-3连接实验电路。
1)将电位器FW调至合适位置,用双踪示波器观察并描绘三角波输出uo
及方波输出u。
’,测其幅值、频率及Rw值,记录之。
2)改变Rv的位置,观察对u。
u。
幅值及频率的影响。
3)改变R(或艮),观察对u。
、u。
五、实验总结
1、正弦波发生器
1)列表整理实验数据,画出波形,把实测频率与理论值进行比较
2)根据实验分析RC振荡器的振幅条件
3)讨论二极管D1、D2的稳幅作用。
1)列表整理实验数据,在同一座标纸上,按比例画出方波和三角波的波形图(标出时间和电压幅值)。
2)分析R变化时,对uo波形的幅值及频率的影响。
3)讨论D的限幅作用。
1)整理实验数据,把实测频率与理论值进行比较。
2)在同一坐标纸上,按比例画出三角波及方波的波形,并标明时间和电压幅值。
3)分析电路参数变化(R,R和刚对输出波形频率及幅值的影响。
六、预习要求
1、复习有关RC正弦波振荡器、三角波及方波发生器的工作原理,并估算图11-1、11-2、11-3电路的振荡频率。
2、设计实验表格
3、为什么在RC正弦波振荡电路中要引入负反馈支路?
为什么要增加二极管D和D?
它们是怎样稳幅的?
4、电路参数变化对图11-2、11-3产生的方波和三角波频率及电压幅值有什么影响?
(或者:
怎样改变图11-2、11-3电路中方波及三角波的频率及幅值?
)
5、在波形发生器各电路中,“相位补偿”和“调零”是否需要?
为什么?
6、怎样测量非正弦波电压的幅值?
实验十二RC正弦波振荡器
1、进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件
2、学会测量、调试振荡器
从结构上看,正弦波振荡器是没有输入信号的,带选频网络的正反馈放大器。
若用R、C元件组成选频网络,就称为RC振荡器,一般用来产生1Hz〜1MHZ勺低频信号。
1、RC移相振荡器
电路型式如图12—1所示,选择R>
>
R。
图12—1RC移相振荡器原理图
振荡频率
fO
2n6RC
起振条件
放大器A的电压放大倍数|A|>
29
电路特点
简便,但选频作用差,振幅不稳,频率调节不便,一般用于频率固疋且稳疋性要求不咼的场合。
频率范围
几赫〜数十千赫。
2、RC串并联网络(文氏桥)振荡器
电路型式如图12—2所示。
fo1
2iRC
1A|>
3
可方便地连续改变振荡频率,便于加负反馈稳幅,容易得到良好的振荡波形。
3、双T选频网络振荡器
电路型式如图12-3所示
注:
本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC正弦波振荡器
1、+12V直流电源2、函数信号发生器
3、双踪示波器4、频率计
5、直流电压表6、3DG12X2或9013X2
电阻、电容、电位器等
1、RC串并联选频网络振荡器
(1)按图12-4组接线路
图12-4RC串并联选频网络振荡器
Uo波形,
RC串
(2)断开RC串并联网络,测量放大器静态工作点及电压放大倍数。
(3)接通RC串并联网络,并使电路起振,用示波器观测输出电压调节R使获得满意的正弦信号,记录波形及其参数。
(4)测量振荡频率,并与计算值进行比较。
(5)改变R或C值,观察振荡频率变化情况。
(6)RC串并联网络幅频特性的观察
将RC串并联网络与放大器断开,用函数信号发生器的正弦信号注入并联网络,保持输入信号的幅度不变(约3V),频率由低到高变化,RC串并联网络输出幅值将随之变化,当信号源达某一频率时,RC串并联网络的输出将达最大值(约1V左右)。
且输入、输出同相位,此时信号源频率为
ff1
02nRC
2、双T选频网络振荡器
(1)按图12-5组接线路
(2)断开双T网络,调试Ti管静态工作点,使UCi为6〜7V。
(3)接入双T网络,用示波器观察输出波形。
若不起振,调节Rvi,使电路
起振。
(4)测量电路振荡频率,并与计算值比较。
图12-5双T网络RC正弦波振荡器
*3、RC移相式振荡器的组装与调试
(1)按图12-6组接线路
(2)断开RC移相电路,调整放大器的静态工作点,测量放大器电压放大倍数。
(3)接通RC移相电路,调节Rb2使电路起振,并使输出波形幅度最大,用示波器观测输出电压Uo波形,同时用频率计和示波器测量振荡频率,并与理论
值比较。
参数自选,时间不够可不作
五、实验总结
1、由给定电路参数计算振荡频率,并与实测值比较,分析误差产生的
原因。
2、总结三类RC振荡器的特点。
六、预习要求
1、复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理。
2、计算三种实验电路的振荡频率。
3、如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。