王永威综合性实验报告.docx

1、王永威综合性实验报告综合性实验报告 题目：函数信号发生器班级：JS001005学号：2010300129姓名：王永威合作者：王昭综合性实验：函数信号发生器一、 实验目的（1） 掌握正弦波、方波、三角波等信号发生电路的工作原理和设计方法。（2） 进一步熟悉和掌握集成运算放大器电路在复杂电路中的应用。（3） 进一步熟悉和掌握仿真软件在电路设计与调试中的作用。（4） 熟悉并掌握综合电路的基本调试技巧和方法。（5） 了解单片集成函数发生器ICL8038的基本原理。二、 实验原理和电路函数发生器能够自动发生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等波形。波形产生的方案得到有多种，如先产生方波，再积分得到三角

2、波，再得到正弦波。或先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波换成方波，再由积分电路得到三角波。在电路实现上可以用集成运算放大器和晶体管实现，也可以用集成电路（如单片集成函数发生器ICL8038）等。 本次实验中，采用集成运算放大器实现方波-三角波的生成。 图综-1所示的电路能够自动产生方波-三角波。 图综-1 方波-三角波发生电路 工作原理如下：若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电

3、压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。设Uo1=+Vcc,则 .(1) 将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia-为 .(2)若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为 (3)比较器的门限宽度.(5 )由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图综-2所示。A点断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为.(6) 当时， .(7)时，.(8)可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波

4、，其波形关系下图所示。A点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为 ： 方波-三角波的频率f为 图综2 比较器电压传输特性 图综-3 方波-三角波方波的输出幅度约等于电源的电压+VCC，三角波的输出幅度不大于电源电压+VCC，电位器RP1可以实现幅度微调，但会影响频率。调节RP1在改变波形频率的同时一般不会影响波形的幅度。若要求输出波形频率范围可变，则可用改变C1实现频率的粗调，调节RP2实现频率的微调。三、 实验内容及步骤按图综-4连接好方波-三角波实验电路，启动仿真按钮。图综-4 函数发生器仿真电路图（1） 当C1=1F时。用示波器观察VO1（方

5、波）和VO2（三角波）波形，测量波形的幅度和频率。其波形如图综5所示。图综-5调节电位器RP1(即R7)，观察对VO1和VO2各幅值和频率的影响。其结果如表一所示：表一（C=1uf,R6=50%,调节R7） R70% 40%80%100%Vo1的幅度/ V11.11711.11811.11811.118Vo1的周期/ ms111.007111.007110.075110.075Vo2的幅度/V5.4605.4875.5505.558Vo2的周期/ ms111.007111.007110.075110.075调节电位器RP2（即R6），观察对VO1和VO2各幅值和频率的影响。其结果如表二所示：表

6、二（C=5uf,R7=50%,调节R6） R6 0%40%80%100%Vo1的幅度/ V11.11811.11811.11611.116Vo1的周期/ ms1048.508649.254250.00051.119Vo2的幅度/ V5.5375.5315.5505.550Vo2的周期/ ms1048.508649.254250.00051.119（2） 当C1=10F时,重复（1）的内容。 用示波器观察VO1（方波）和VO2（三角波）波形，测量波形的幅度和频率。 其波形如图综-6所示。图综-6调节电位器RP1(即R7)，观察对VO1和VO2各幅值和频率的影响。 其结果如表三所示。表三（C=10

7、uf,R6=50%,调节R7） R70% 40%80%100%Vo1的幅度/ V11.11511.11611.11811.118Vo1的周期/ ms1110.071110.071100.751100.75Vo2的幅度/ V5.5565.5565.5585.558Vo2的周期/ ms1110.071110.071100.751100.75调节电位器RP2（即R6），观察对VO1和VO2各幅值和频率的影响。 其结果如表四所示。表四（C=10uf,R7=50%,调节R6） R60% 40%80%100%Vo1的幅度/ V11.11811.11811.11811.118Vo1的周期/ ms2070.9

8、11287.32500103.55Vo2的幅度/ V5.5415.5415.5415.541Vo2的周期/ ms2070.911287.32500103.55 （3） 比较C1取不同值时对波形的影响。为了比较C1取不同值时对波形的影响，除C1=1F和C1=10F外，我们还选取了C1=5F时对VO1和VO2各幅值和频率的影响，其结果如表五和表六所示。表五（C=5uf,R7=50%,调节R6） R6 0%40%80%100%Vo1的幅度/ V11.11811.11811.11611.116Vo1的周期/ ms1048.508649.254250.00051.119Vo2的幅度/ V5.5375.5

9、315.5505.550Vo2的周期/ ms1048.508649.254250.00051.119表六（C=5uf,R6=50%,调节R7） R70% 40%80%100%Vo1的幅度/ V11.11511.11811.11211.114Vo1的周期/ ms550.748548.508550.748550.748Vo2的幅度/ V5.5415.5415.5565.556Vo2的周期/ ms550.748548.508550.748550.748（4） 调节RP3的值在示波器中观察并记录三角波变换为正弦波的波形、幅值、频率。VO3和VO4在RP3=2%、3%和4%时所对应的波形分别如图综7、综

10、8和综9所示，其幅值和周期如表七所示。表七测定值 R8 2%3%4%VO3幅度/mv95.3134.6170.1周期/ms548.5269.0550.4VO4幅度/mv4.295.05.137周期/ms548.5269.0550.4图综7图综8图综9四、 实验结果分析（1） 影响Vo1和Vo2幅度的因素有R7，影响Vo1和Vo2频率的因素包括C1、R6和R7。而由公式(3)可得R7对Vo1和Vo2幅度的影响非常有限，所以实验结果几乎体现不出来；与此同时，C1、R6对Vo1和Vo2频率的影响非常明显，这也与上述频率公式的计算相符合，当然，R7对其的影响也是微乎其微，毕竟它的阻值只有50.（2）

11、由表七的数据可得R8的大小对VO3 和VO4的幅值和频率均有影响，且幅值随着R8的增大而增大。五、 注解附录所示均为表格所对应的波形。附录附图一（C=1uf,R6=50%,R7=0%）：附图二（C=1uf,R6=50%,R7=40%）：附图三（C=1uf,R6=50%,R7=80%）：附图四（C=1uf,R6=50%,R7=100%）：附图五（C=1uf,R7=50%,R6=0%）：附图六（C=1uf,R7=50%,R6=40%）：附图七（C=1uf,R7=50%,R6=80%）：附图八（C=1uf,R7=50%,R7=100%）：附图九（C=5uf,R7=50%,R6=0%）：附图十（C=5uf,R7=50%,R6=40%）：附图十一（C=5uf,R7=50%,R6=80%）:附图十二（C=5uf,R7=50%,R6=100%）: