RC波形發(fā)生電路實驗

1、學習使用運放組成方波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、鋸齒波發(fā)生器和正弦波發(fā)生器二、實驗儀器示波器、信號發(fā)生器、交流亳伏表、數(shù)字多用表三、實驗原理(1)方波發(fā)生器設(shè)電路通電瞬時，電容上的電壓為0,電路輸出為Vz,這時運放正相輸入端為VPl=VzRV(Rl+R2)=FVz運放輸出電流經(jīng)R3,RP,R4向電容C充電。運放反相輸入端Vn隨時間延續(xù)電壓升高，當vn=VPl時，電路輸出翻轉(zhuǎn),vo由Vz變?yōu)?Vz,vp由VPl=FVz變?yōu)閂P2=-FVz.這時由“地”向電容反相充電，vn隨時間延續(xù)電壓下降，當vn=VP2,電路輸出翻轉(zhuǎn)，vo由-VZ變?yōu)閂z,vp由VP2=-FVz變?yōu)镕Vz,周而復始，電路輸出方波。在

2、穩(wěn)態(tài)，輸出為Vz的時間可用以下方法推導：在起始時刻，電容上的電壓為Vc(0)=-FVz,電容充電的終了電壓為Vz,所以電容上的電壓為Vc(t)=Vz+(-FVz-Vz)eA(-t/RC)當電容上的電壓達到FVz時，電路翻轉(zhuǎn)，記電容充電時間為tFVz=Vz+(-FVz-Vz)eA(-t/RC)T=RCIn(1+F)/(1-F)輸出方波的周期為2t,所以輸出方波的周期為T=2(Rp+R4)Cln(1+2R1/R2)(2)占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器與方波發(fā)生器相比，非c正向充電和反向充電使用的不同的路徑，從而使得高電平持續(xù)時間和低電平持續(xù)時間不同。當輸出為高電平Vz時，運放輸出的電流經(jīng)Rpp,D1,R

3、4向電容充電，類同于對方波發(fā)生器的分析，忽略二極管的開啟電壓，容易得到輸出高電平的持續(xù)時間為t1=(Rpp+R4)Cln(1+2R1/R2)類似地可求得輸出低電平的持續(xù)時間為T2=(Rpn+R4)Cln(1+2R1/R2)愉出的周期為T=t1+t2=(Rp+2R4)Cln(1+2R1/R2)占空比為今=11/12=(Rpp+R4)/(Rpn+R4)(3)三角波發(fā)生器R410 k Uhm設(shè)電路通電瞬間，即0時，電容上的電壓為0,積分器輸出vo=0,過0比較器輸出為vol=Vz,這時運放AR1正相輸入端電壓為Vpl=(Vz-vo)Rp/(Rl+Rp)+vo=RpVz/(Rl+Rp)+voRl/(R

4、l+Rp)0運放ARI輸出保持為高電平。積分器輸出線性地下降。當Vpl等于0時，對應于時刻r,這時過0比較器翻轉(zhuǎn),vol=-Vz,記此刻的積分器輸出電壓值為VoN,有RpVz/(Rl+Rp)=-RlVoN/(Rl+Rp)解得VoN=-RpVz/Rla.”i.ip，斗：他，子i.VzdtVoN=-l/R3CJu=-Vzt/R3C三角波周期為T=4t=4R3RpC/Rl幅值為Vom=|von|=RpVz/Rl(4)鋸齒波發(fā)生器與三角波發(fā)生器相比，不同之處是：給c正向充電和反相充電使用了不同的路徑，從而使得輸出Vol高電平持續(xù)時間和低電平持續(xù)時間不同。電容反相充電電流經(jīng)過C,R4,Rpn,D2,類似

5、于對三角波周期的推導，忽略二極管的開啟電壓，容易得到鋸齒波的下降時間為t2=2(Rpn+R4)R1C/R2電容正向充電電流經(jīng)過C,R4,Rpp,D1,忽略二極管的開啟電壓，容易得到鋸齒波的上升時間為T1=2(Rpp+R4)R1C/R2鋸齒波的周期為T=t1+t2=2(Rp+2R4)R1C/R2類似于對三角波幅值的推導，容易得到鋸齒波的幅值為Vom=RlVz/R2四、實驗項目一in.iz.n.i”.z1.仿真(1)方波發(fā)生器仿真值R4+Rp/kQ20406080100幅值/v3.363.373.383373.36周期/ms6.418.3410.3712.4414.21分析：隨著Rp阻值的改變，幅

6、值幾乎不發(fā)生變化，但是周期隨著Rp的增大而增大結(jié)論：符合預期。(2)占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器R4+Rpp/kQ20406080100R4+Rpn/kQ10080604020.-一一一破新資料推薦一一一一一.周期/ms10.610.911.110.910.7幅值/V3.373.373.373.373.37占空比0.20.5125分析：無論Rpp和Rpn怎么變，矩形波的幅值不變，當占空比為1的時候周期最長，而當占空比越偏離1的時候，周期越小，但是這個差距并不明顯。結(jié)論：符合預期。R5丈 1N5力 3B:L. 22kT) . .如看： ；I：:-,：丁, | ,;：，（3）三角波發(fā)生器HH、孫景昊1

7、611801，儂方煥發(fā)生臺“黔方陵生曲出計“由三角鼓發(fā)生器，Rp=10kQVoVol幅值/V3.7563.35周期/ms9.39.4Rp=15kQVoVol幅值/V5.1343.35周期/ms14.114.1分析：通過改變Rp的阻值可以改變?nèi)遣ǖ闹芷诮Y(jié)論：Rp變大，三角波的周期變大.-一一一破新資料推薦一一一一一.(4)斜率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器2X)15o0ivccwCOAXO1：JMW1H的履打萬慶獨生彳 |國萬友生W |助 Mn示或2LXSC1llwQ )RI-WJ MJkO02! ”MS?2mUH161180117孫景吳Rp/kQ1030507090幅值/V3.363.383.563.32

8、3.40周期/ms64.3463.2164.4862.2363.21t1/ms10.418.230.840.948.7tms49.841.331.420.29.9分析：隨著Rp的改變，當Rp處于滑動變阻器的中間值時幅值最大，從中間向兩邊遞減。周期幾乎沒什么變化。結(jié)論：符合預期。2.實物實驗(1)方波發(fā)生器實驗值:R4+Rp/kQ20406080100幅值/v5.85.9,5.95.95.9周期/ms3.45.6,7.69.611.6理論分析值:R4+Rp/kQ20406080100T/ms4.49.613.217.622分析：同仿真結(jié)論：周期數(shù)據(jù)比仿真值和理論計算值要小很多，周期實驗數(shù)據(jù)可能出

9、錯，幅值數(shù)據(jù)大約是仿真的2倍（2）占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器R4+Rpp/kQ20406080100R4+Rpn/kQ10080604020周期/ms8.28.48.58.48.1幅值/V5.95.95.95.95.9占空比0.20.5125理論分析值R4+Rpp/kQ20406080100T/ms13.213.213.213.213.2分析：同仿真。結(jié)論：幅值數(shù)據(jù)大約是仿真的2倍、周期數(shù)據(jù)比仿真數(shù)據(jù)小一些而理論值小更多，實驗有誤差（3）三角波發(fā)生器Rp=10kQVoVol幅值/V5.455.65周期/ms8.888.9Rp=15kQVoVol幅值/V8.25.9周期/ms13.213.2分析：

10、改變Rp的值，即可改變?nèi)遣ǖ闹芷冢襌p的值越大，三角波的周期越大結(jié)論：周期數(shù)據(jù)大致相等，幅值數(shù)據(jù)大約是仿真的2倍（4）斜率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器Rp/kQ1030507090幅值/V6.055.95.95.96.05周期/ms62.561.661.461.662.7t1/ms8.919.329.334.242.1.-一一一破新資料推薦一一一一一.t加ns41.433.427.419.78.9理論估算值Rp/kQ1030507090t1/ms8.817.626.435.244t/ms4435.226.417.68.8分析：T1和T2數(shù)據(jù)與理論計算值差不多，周期數(shù)據(jù)大致相等，幅值數(shù)據(jù)大約是仿真的2倍

11、，T1和T2數(shù)據(jù)和仿真相差很大結(jié)論：仿真數(shù)據(jù)不精確，實驗和理論相符，五、實驗小結(jié)和思考題1 .實驗小結(jié)本次實驗比較順利，在老師的兩次幫助下提前完成了。這次實驗我認識到了電路板上電源出的保險絲的重要性，由于電路中有短路線路，保險絲熔斷保護了電路，證明老師以前一直強調(diào)的電源接法對安全的重要性。本次實驗最大的失誤在于把書上電路圖中的“+”號誤以為是電源接入點，把電源正相輸入端連了放大器負極，導致大錯。仿真的時候?qū)W習到了用串接穩(wěn)壓管的方式來制作雙向穩(wěn)壓管，更一步熟悉了器件搭試。2 思考題（1）R3的阻值不能過大，否則電路不起振，但是過小的話流過的電流會太大造成不安全因素，故綜合以上兩點調(diào)節(jié)。（2）足夠小，這樣反向充電電壓翻轉(zhuǎn)的時間就足