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3.7波形发生器 一、实验目的 1.掌握波形发生器的基本设计方法。 2.掌握波形发生器的调试和测量方法。 二、实验原理 1.矩形波与方波发生器 (1)方波发生器。如图3-7-1所示，其电路山迟滞比较器和积分电路构成。 图中运放A和R1、R2，组成反相迟滞比较电路。通过正反馈网络R1、R2，从输出电压取得基 准电压VR。 R,C组成积分电路，产生比较电压Vc(t)。双向稳压管Dz(由两只6V2构成)和限流 电阻R3，组成双向限幅器，控制输出幅度为+-V,Vz=(6.2+0.7) V=6.9V，其振荡周期T为 （3-7-1） (2)矩形波发生器。对图3-7-1(a)所示的电路作适当改动，使电容的充放电时间常数不 等，便可改变输出波形的占空比，振荡电路便成为矩形波发生电路。如图3-7 -2所示。其振荡周期 （3-7-2） 占空比 （3-7-3） 可见，调节Rw，可使矩形波的占空比产生变化。 2.三角波发生器 电路如图3-7-3(a)所示，它山运放A1、A2,电阻R1、R2组成的同相迟滞比较器，运放A2 以及R,C构成的反相有源积分电路组成。其输出信号周期为 （3-7-4） 如果改变R4下端的参考电位，则输出的三角波直流电平将随之变化，此电路前一级输出波 形为方波，故本电路又称为方波一三角波发生电路。 3.锯齿波发生器 对三角波发生器电路作适当修改，使积分电路具有不同的充放电时间常数，便可构成锯齿波 发生器。如图3-7-4(a)所示，振荡周期 （3-7-5） Vo1矩形波输出的占空比 （3-7-6） 图中VR为参考电压端，当改变VR时输出的锯齿波将沿Y轴上下移动。图3 -7-4(b)是VRt =0V 时的输出波形。 4.设计举例 对波形发生器电路的设计，通常主要考虑两点:一是选择什么样的输出波形电路，其次就 是确定该电路的振荡频率。对10 kHz以下的振荡电路，通常对器件(即运放性能)要求不高， 选择余地大。当要求的工作频率较高时，就应考虑器件的性能，一般通过查找有关器件手册 获取。 在确定振荡频率时，应先选择积分电容大小，一般在0. 0l uF一0.33 uF之间，然后再确定相 应电阻的大小。电阻一般在几kΩ一100 kΩ之间选择。图示电路各元件值已标出，供设计时 参考。 三、预习要求 1.掌握实验原理，按技术要求设计电路。 2.设计振荡频率为500 Hz的方波发生器和矩形波发生器，输出幅度控制在士6V左右，矩 形波占空比要求在20%-30%之间，运放供电为士12 V。 3.设计振荡频率为1 kHz的三角波发生器或者锯齿波发生器，参照前述设计方法。锯齿波 发生器要求第一级输出矩形波的占空比控制在20%，电源为士12 V。 四、实验内容 1.基木要求 按所设计的两个电路，搭接波形发生器，进行参数测量和电路调整，频率和占空 在10%以内。 2.提高要求 频率和占空比误差控制在5%以内。 五、实验报告要求 1.给出设计电路。 2.画出调试好电路的波形图，并标明相应幅度和周期。 3.写出调试步骤及结果。 4.分析误差及其原因。 六、思考题 1.波形产生电路有没有输入端? 2.要改变三角波或锯齿波输出的直流电平，该对电路作如何修改? 七、实验仪器及主要器件 1.仪器 双踪示波器 1台 直流稳压电源 1台 万用表 1只 2.元器件 运放uA741 2只 稳压二极管6v2 2只 开关二极管1N4148 2只 10 kΩ电位器 1只 电阻、电容 若干