TPE-A型系列模拟电路实验箱 实 验 指 导 书(7)

VO估(V) -5 -2 -4

Vi1(V) 1 2 0.2 Vi2(V) 0.5 1.7 -0.2 VO(V) -5.24 -2.21 -4.32 VO估(V) -5 -2 -4

按表6.7要求实验并测量记录。

五、实验报告

1.总结本实验中5种运算电路的特点及性能。 2.分析理论计算与实验结果误差的原因。

集成运算放大电路的性能特点

1．只对差模信号放大，对共模信号基本不放大； 2．差模信号放大倍数非常高，线性放大区非常窄；

3．当超过一定值，电路进入非线性区，输出最大值＋UoM或最小值－UoM。

误差的原因

理想运算放大器要求高共模抑制比，低温漂，实际元件可能达不到所需要求

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实验六 波形发生电路

一、实验目的

1.掌握波形发生电路的特点和分析方法 2.熟悉波形发生电路设计方法。

二、实验仪器

1.双踪示波器 2.数字万用表

三、预习要求

1.分析图8.1电路的工作原理，定性画出VO和VC波形。 2.若图8.1电路R=10K，计算VO的频率。

3.图8.2电路如何使输出波形占空比变大？利用实验箱上所标元器件画出原

理图。

4.图8.3电路中，如何改变输出频率？设计2种方案并画图表示。

5.图8.4电路中如何连续改变振荡频率？画出电路图。(利用实验箱上的元器

件)

四、实验内容

1.方波发生电路

实验电路如图8.1所示，双向稳压管稳压值一般为5—6V。

图8.1 方波发生电路

(1)按电路图接线，观察VC、VO波形及频率，与预习比较。

(2)分别测出R=10K，110K时的频率，输出幅值，与预习比较。要想获得更

低的频率应如何选择电路参数？试利用实验箱上给出的元器件进行条件实验并观测之。

图8.1所示的方波发生电路由反向输入的滞回比较器（即施密特触发器）和RC回路组成，滞回比较器引入正反馈，RC回路既作为延迟环节，又作为负反馈网络，电路通过RC充放电来实现输出状态的自动转换。分析电路，可知道滞回比较器的

门限电压?UT??R1UZ。当UO输出为UZ时，UO通过R对C充电，直到

R1?R2C上的电压UC上升到门限电压UT，此时输出UO反转为?UZ，电容C通过R放电，当C上的电压UC下降到门限电压?UT，输出UO再次反转为UZ，此过程周而复始，因而输出方波。根据分析充放电过程可得公如下：

T?2RCln(1?2R11)，f? R2T有UZ?6V、R1?R2?10K?、C?0.1?F，代入公式计算得：当R=10K时，输出方波频率f=455.12Hz;当R=110K时，输出方波频率f=41.4Hz。

观察实际输出波形：当R=10K时，输出幅值正负5.6伏，频率430Hz的方波；当R=110K时，输出幅值正负5.6伏，频率39.75Hz的方波。从公式可见，想要获得更低的频率，可以加大电阻R和电容C，或者加大R1、减小R2。

2.占空比可调的矩形波发生电路 实验电路如图8.2所示。

图8.2 占空比可调的矩形波发生电路

图8.2原理与图8.1相同，但由于两个单向导通二级管的存在，其充电回路和放电回路的电阻不同，设电位器RP1中属于充电回路部分（即RP1上半）的电阻为R，电位器RP1中属于放电回路部分（即RP1下半）的电阻为R，，如不考虑二极管单

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向导通电压可得公式：T?t1?t2?(2R?R?R)Cln(1?///2RP21),f?，占空R2TR?R/比q?，调节RP2?10K?，由各条件可计算出f?87.54Hz 。 ///2R?R?R (1)按图接线，观察并测量电路的振荡频率、幅值及占空比。

(2)若要使占空比更大，应如何选择电路参数并用实验验证。

实际实验时，当RP2?10K?时，调节RP1观察输出波形。观察到当占空比在三分之一到三分之二之间时，输出方波的幅值为正负5.6伏，频率大致不变在71.6赫兹附近，超过此范围后频率会升高。之所以与理论计算值有相当大的差异，是因为理论计算时忽略了二极管正向导通电压0.7伏的关系，实际充放电电流比理论小，所以频率要比理论低。 3.三角波发生电路

实验电路如图8.3所示。

图8.3 三角波发生电路

三角波发生电路是用正相输入滞回比较器与积分电路组成，与前面电路相比较，积分电路代替了一阶RC电路用作恒流充放电电路，从而形成线性三角波，同时易于带负载。分析滞回比较器，可得?UT??RPUZ，分析积分电路有R1UO2??UZTRP1??U?(?U)?2UZ，所以Udt，所以有TTO1?R3C2R1R3C

T?4RP1R3C,f?，UO2m?UT。选RP?10K?，计算得f?113.6Hz。 R1T(1)按图接线，分别观测V01及V02的波形并记录。

(2)如何改变输出波形的频率？按预习方案分别实验并记录。

UO2实际实验时选RP?10K?，UO1得到f?116.4Hz、峰峰值约11伏的方波，

得到f?116.4Hz、峰峰值约9伏的三角波。改变RP可以改变频率和幅值，RP上升，UO2m上升，f下降。RP?18K?，UO1得到f?66.0Hz、峰峰值约11伏的方波，UO2得到f?66.0Hz、峰峰值约18伏的三角波。RP?3.8K?，UO1得到f?291.8Hz、峰峰值约11伏的方波，UO2得到f?291.8Hz、峰峰值约4伏的三角波。

4.锯齿波发生电路

实验电路如图8.4所示。

图8.4 锯齿波发生电路

电路分析与前面一样，?UT??R1UZ，设当UO2?UZ时，积分回路电阻（电R2///位器上半部分）为R，当UO2??UZ时，积分回路电阻（电位器下半部分）为R。

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R1RUZ21UZR2R2R/C，t2?R//C，考虑到二极管的导通压降可得：t1?UZ?0.7UZ?0.72T?t1?t2，f?1/T，占空比q?t1/t2?R//(R/?R//)。RP为100KΩ电位器

时频率太低，改为22KΩ时，理论频率为91.25赫兹。

(1)按图接线，观测电路输出波形和频率。

(2)按预习时的方案改变锯齿波频率并测量变化范围。

RP为100KΩ电位器时频率太低，改为22KΩ时：改变RP使占空比在三分之一到

三分之二之间时，输出锯齿波频率约为83.86赫兹，峰峰值9.2伏，超过此范围则频率上升。要改变频率可改变RP、R1、R2、C。

五、实验报告

1.画出各实验的波形图。

2.画出各实验预习要求的设计方案，电路图，写出实验步骤及结果。 3.总结波形发生电路的特点，并回答。 (1)波形产生电路需调零吗？ (2)波形产生电路有没有输入端。

一般不需要调零，但某些性能较好的有同步信号输入端口。

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硬激励型的振荡器是需要有输入端的，而软激励的振荡器是不需要输入端的。

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