1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,方波三角波发生器设计与研究(设计性实验,),1.实验目的,(1)掌握方波三角波产生电路的设计方法及工作原理。,(2)了解集成运算放大器的波形变换及非线性应用。,2,.,实验电路与说明,(1)技术指标,设计一个用集成运算放大器构成的方波三角波产生电路。指标要求如下：,方波。重复频率：,500Hz,，相对误差,5,；脉冲幅度：（,5,5.5,）,V,三角波。重复频率：,500Hz,，相对误差,5,；幅度：,2,2.5V,(2)设计要求,根据指标要求和已知条件，确定电路方案，计算并选取各单元电路的元件参数
2、测量方波产生电路,(,图,7.1,、图,7.2),输出方波的幅度和重复频率，使之满足设计要求；,测量三角波产生电路,(,图,7.1,、图,7.2),输出三角波的幅度和重复频率，使之满足设计要求。,(3)预习要求,掌握集成运算放大器波形变换与非正弦波产生电路的工作原理。熟悉其设计和调试方法。,(4)设计电路提示,能产生方波（或矩形波）的电路形式很多。如由门电路、集成运算放大器或,555,定时器组成的多谐振荡器均能产生矩形波。再经积分电路产生三角波（或锯齿波）。,简单的方波三角波产生电路,图,7.1,简单的方波三角波产生电路,图,7.1,所示是由集成运算放大器组成的反相输入施密特触发器（即迟滞
3、比较强）构成的多谐振荡器，,RC,积分电路起反馈及延迟作用，电容上的电压,u,C,即是它的输入电压，近似于三角波，这是一种简单的方波三角波产生电路，其特点是结构简单，但输出三角波的线性度差。,该电路的有关计算公式为：,振荡周期：,（,7.1,）,输出三角波,u,C,的幅度：,（,7.2,）,输出方波,u,O,的幅度：,（,7.3,）,常用的方波三角波产生电路,图,7.2,常用的方波三角波产生电路,(电路参数提示：,RP1=6.8K,R1=20K,R2=51K,R3=1K,R=100K,RP2=10K,C=0.022uF),图,7.2,所示是由集成运算放大器组成的一种常用的方波三角波产生电路。图
4、中运算放大器,A,1,与电阻,R,1,、,R,2,构成同相输入施密特触发器（即迟滞比较器）。运算放大器,A,2,与,RC,构成积分电路，二者形成闭合回路。由于电容,C,的密勒效应，在,A,2,的输出端得到线性较好的三角波。,为方波；,为三角波。,由图,7.2,不难分析该电路的有关计算公式为：,振荡周期：,（,7.4,）,输出方波,u,O1,的幅度：,（,7.5,）,输出三角波,u,O2,的幅度：,（,7.6,）,（,7.6,）,（,7.6,）,(5)元件参数确定与元件选择,选择集成运算放大器,由于方波的前后沿与用作开关器件的,A,1,的转换速率,S,R,有关，因此当输出方波的重复频率较高时，集
5、成运算放大器,A,1,应选用高速运算放大器，一般要求选用通用型运放即可。集成运算放大器,A,2,的选择原则是：为了减小积分误差，应选用输入失调参数小，开环增益高、输入电阻高、开环带宽较宽的运算放大器。,选择稳压二极管,D,Z,稳压二极管,D,Z,的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选择稳压管的稳定电压,V,Z,。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压管的对称性有关，为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压管（如,2DW7,型）。,R,3,为稳压管的限流电阻，其值由所选用的稳压管的稳定电流决定。,确定正反馈回路电阻,R,1,与,R,2,图,7.1,或图,7.2,
6、所示电路中，,R,1,与,R,2,的比值决定了运算放大器,A,1,的触发翻转电平（即上、下门槛电压），也就是决定了三角波的输出幅度。因此根据设计所要求的三角波输出幅度，由式（,7.2,）或式（,7.5,）可以确定,R,1,与,R,2,的阻值。,确定积分时间常数,RC,积分元件,R,、,C,的参数值应根据方波和三角波所要求的重复频率来确定。当正反馈回路电阻,R,1,与,R,2,的阻值确定之后，再选取电容,C,值，由式（,7.1,）或式（,7.4,）求得,R,。,3,.,实验内容与步骤,（1）按图7.1接线，并测量输岀波形。,（2）按图7.2接线，并测量输岀波形。,(3)设计实验时尽量选择标准阻值的电阻。,(4)设计时要注意选择电源的大小，不要使电路中的电流超过电流表的量程和电阻允许通过的电流值。,（5）用示波器测量输出波形时，注意示波器接地端的正确连接。,4,.,实验总结与分析,(1)实验报告要求,设计电路图。,元件参数的确定和元器件的选择。,记录并整理实验数据，画出输出电压,u,O,的波形（标出幅值、周期、相位关系），分析实验结果，得出相应结论。,将实验得到的振荡频率、输出电压的幅值分别与理论计算值进行比较，分析产生误差的原因。,(2)思考与总结,若要求输出占空比可调的矩形脉冲，电路应如何设计？,总结设计与调试体会。,
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