华中科技大学函数发生器设计..docVIP

电子线路测试实验报告 系别：电子与信息工程系 班级：通信工程1105班 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 指导老师：xxxx 日期：2012.12.27 第 3 次实验 仪器： 8号 成绩： 实验三： 方波—三角波函数发生器设计 一、实验目的 1.掌握方波－三角波函数发生器的设计方法与测试技术。 二、实验仪器 COSS5020示波器、DF1731SD直流电源、 NE5532型运算放大器（如右图） 三、实验原理 下图是产生方波—三角波的电路图，图中虚线右边是积分器，左边是同相输入的迟滞比较器。若a点断开，比较器的反相端接基准电压，即V— =0，同相端接输入电压via ；比较器输出vo1 的高电平VOH 接近于正电源电压+VCC，低电平VOL 接近于负电源电压—VEE。 根据叠加原理：得。 通常将比较器的输出电压vo1 从一个电平跳变到另一个电平时相应输入电压的大小称为门限电压。将比较器翻转时对应的条件V+ =V—=0代入得到。设Vo1=VOH =+VCC ，代入得到一个较小值，即比较器翻转的下门限电平，设Vo1=VOL =—VCC ，代入得到一个较大值，即比较器翻转的上门限电平。 综上可知比较器的门限宽度为。 （b）比较器的电压传输特性 （c）方波—三角波 a点断开后组成反相积分器，它的输入信号为方波vo1 ，输出电压等于电容两端 的电压，即： 当积分器输入为方波时，输出时一个下降速率与上升速率相等的三角波，其形状如图（c）所示。 a点闭合，形成闭环电路 ，则自动产生方波—三角波。输出Vo1为高电平+VCC，比较器门限电压为VT—。这时积分器开始反向积分，三角波Vo2 线性下降。当下降到VT— 时，比较器翻转，输出Vo1由高电平跳到低电平,门限 电 压为VT+。这时积分器又开始正向积分，Vo2线性增加。如此反复，就可自动产生方 波-三角波。 如图（c）所示，输出三角波的峰峰值就是比较器的门限宽度，即 电路的振荡周期为，频率为 我们可以得到以下结论 ① 方波的幅度由+VCC 和 –VEE决定； ② 三角波幅度可由Rp1进行调节，但会影响频率； ③ 调节Rp2，可调节频率，且不会影响三角波幅度，可用Rp2实现频率微调，用C2改变频率范围。 四、设计任务 频率范围: 100 Hz~1 kHz，1 kHz~10 kHz； 输出电压: 方波Vp-p≤24V，三角波Vp-p=6V； 波形特性: 方波tr＜30ms(1kHz，最大输出时) 三角波g△＜2% 五、参数设计 选用运放NE5532。元件参数计算如下： 由得： 取R2=10kΩ，R3=20kΩ，RP1=47kΩ 则平衡电阻 由输出频率得 当时，取C2=0.1uF，R4=5.1kΩ.RP2=100kΩ 当时，取C2=0.01uF以实现频率波段的转换，R4及RP2的取值不变，取平衡电阻R5=10kΩ。 六、电路的安装与调试 由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路需同时安装。需要注意的是在安装电位器Rp1与Rp2之前，先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。如果电路接线正确，则在接通电源后，A1的输出Vo1为方波，A2的输出Vo2为三角波。在频率较低时，微调RP1，使三角波输出幅度满足设计指标要求。再调节Rp2，则输出频率连续可变。 七、主要技术指标的测量 （1）实验数据记录 ch1频率/Hz ch1峰峰值 /V ch2峰峰值/v ch1上升时间/us RP1 RP2 C2=0.1uF 100.5 24.0 6.00 8.051 20.0k 94.1k 501.9 24.0 6.00 9.891 15.1k 1.007k 23.8 5.92 5.875 4.4k C2=0.01uF 999.5 23.8 6.00 3.160 96.0k 5.0k 24.0 6.00 2.829 13.7k 11.28k 24.0 6.00 2.846 4.2k （2）实验图 当f=999.5时的波形如下图所示： 八、误差分析 1 RP1=20kΩ, RP2=94.1kΩ, f1实=100.5Hz 相对误差: 2 RP1=20kΩ, RP2=15.1kΩ, f2实=501.9Hz 相对误差: 3 RP1=20kΩ, RP2=4.4kΩ, f3实=1.007kHz 相对误差: