正弦波電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1、正弦波發(fā)生電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)正弦波發(fā)生電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)集成運(yùn)算放大器基集成運(yùn)算放大器基本運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)本運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)集成運(yùn)算放大器的選擇集成運(yùn)算放大器的選擇 對(duì)對(duì)于性能指標(biāo)沒有特殊要求的一般交流放大，可選通于性能指標(biāo)沒有特殊要求的一般交流放大，可選通用型。如用型。如LM741LM741，LM324LM324，LM348LM348。 作為快速采集的信號(hào)放大器，由于采樣時(shí)的數(shù)據(jù)為離散作為快速采集的信號(hào)放大器，由于采樣時(shí)的數(shù)據(jù)為離散的階躍信號(hào)，要求運(yùn)放具有較高的工作速度，因此，必的階躍信號(hào)，要求運(yùn)放具有較高的工作速度，因此，必須選用高速型，如須選用高速型，如A715A715，A772. A772. 完成對(duì)弱

2、信號(hào)的放大，要滿足誤差小于完成對(duì)弱信號(hào)的放大，要滿足誤差小于1 1 V V的要求，的要求，可采用高精度型。如可采用高精度型。如A725A725，OP-27OP-27。 對(duì)頻率范圍很寬的信號(hào)放大，應(yīng)選用寬帶型。如對(duì)頻率范圍很寬的信號(hào)放大，應(yīng)選用寬帶型。如CF507CF507。 若要求運(yùn)放輸出信號(hào)幅值大，可選高壓型，如若要求運(yùn)放輸出信號(hào)幅值大，可選高壓型，如F143F143。 對(duì)高阻信號(hào)源的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，可選對(duì)高阻信號(hào)源的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，可選LF356LF356。 對(duì)于能源有要求的，可選用低功耗型，如對(duì)于能源有要求的，可選用低功耗型，如A253A253。 第二代集成運(yùn)放第二代集成運(yùn)放CF74

3、1接線如圖所示。雙列直插式集接線如圖所示。雙列直插式集成運(yùn)放的管腳順序是，管腳向下，標(biāo)志于左，序號(hào)自下而成運(yùn)放的管腳順序是，管腳向下，標(biāo)志于左，序號(hào)自下而上逆時(shí)針方向排列。管腳功能如下：上逆時(shí)針方向排列。管腳功能如下： 集成運(yùn)放的管腳順序及功能集成運(yùn)放的管腳順序及功能CF741外接線圖外接線圖接正電源接正電源( (+5+18)V 接負(fù)電源（接負(fù)電源（-5-18）V為同相輸入端為同相輸入端（輸出信號(hào)與輸（輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相位）入信號(hào)同相位）為反相輸入端（輸出信為反相輸入端（輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相位）號(hào)與輸入信號(hào)反相位）為空腳為空腳為輸出端為輸出端腳腳1、4、5外外接調(diào)零電位器接調(diào)零電位器 L

4、M358 LM358 雙運(yùn)算放大器雙運(yùn)算放大器LM358OUT1 -IN1 +IN1 VeeVcc OUT2 -IN2 +IN21458調(diào)零反相輸入同相輸入負(fù)電源調(diào)零輸出正電源空腳調(diào)零輸出正電源空腳OP07調(diào)零反相輸入同相輸入負(fù)電源調(diào)零反相輸入同相輸入負(fù)電源調(diào)零輸出正電源補(bǔ)償調(diào)零反相輸入同相輸入負(fù)電源調(diào)零輸出正電源空腳LF351LF35612346578AD518調(diào)零反相輸入同相輸入負(fù)電源調(diào)零輸出正電源補(bǔ)償AD545同相輸入反相輸入負(fù)電源調(diào)零正電源輸出調(diào)零補(bǔ)償LM318CA3140LM358正電源A輸出A反相輸入A同相輸入B同相輸入B反相輸入C反相輸入D反相輸入D同相輸入C同相輸入C輸出B輸出

5、D輸出負(fù)電源LM124/224/324 A7 4 1正電源B 輸出B反相輸入B同相輸入A同相輸入A反相輸入負(fù)電源A輸出 LM358 LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放

6、大器的場合。電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。LM358 LM358 的封裝形式有塑封的封裝形式有塑封8 8引線雙列引線雙列直插式和貼片式。直插式和貼片式。 特性特性(Features):(Features): 內(nèi)部頻率補(bǔ)償內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高直流電壓增益高( (約約100dB) 100dB) 單位增益頻帶寬單位增益頻帶寬( (約約1MHz) 1MHz) 電源電壓范圍寬：單電源電源電壓范圍寬：單電源(330V)(330V)；雙電源；雙電源( (1.5 1.5 一一15V) 15V) 低功耗電流，適合于電池供電低功耗電流，適合于電池供電 低輸入偏流低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流低輸入

7、失調(diào)電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大輸出電壓擺幅大(0 (0 至至Vcc-1.5V) Vcc-1.5V) 一一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)掌握由運(yùn)算放通過實(shí)驗(yàn)掌握由運(yùn)算放大器構(gòu)成基本運(yùn)算電路及大器構(gòu)成基本運(yùn)算電路及正弦波振蕩電路的原理與正弦波振蕩電路的原理與設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)方法。 集成運(yùn)放的幾個(gè)重要參數(shù)：集成運(yùn)放的幾個(gè)重要參數(shù)：(1) (1) 增益帶寬積（增益帶寬積（GBW)GBW)GBW=GBW=Avd . fAvd . fH H其中，其中，AvdAvd為中頻開環(huán)增

8、益，為中頻開環(huán)增益，f fH H為開環(huán)上為開環(huán)上限截止頻率。限截止頻率。以以u(píng)A741uA741為例，為例，AvdAvd= =100dB100dB即即100000100000倍。倍。f fH H =10Hz ,=10Hz ,GBW=10GBW=10100000=1MHz 100000=1MHz 。即該運(yùn)放的。即該運(yùn)放的f fT T= =1MHz1MHz若運(yùn)放在應(yīng)用中接成閉環(huán)放大電路，若運(yùn)放在應(yīng)用中接成閉環(huán)放大電路，其閉環(huán)放大電路的上限頻率其閉環(huán)放大電路的上限頻率f fHFHF=GBW/A=GBW/AVFVF(2) (2) 壓擺率（轉(zhuǎn)換速率）壓擺率（轉(zhuǎn)換速率）SRSR 壓擺率壓擺率SRSR表示運(yùn)

9、放所允許的輸出表示運(yùn)放所允許的輸出電壓電壓VoVo對(duì)時(shí)間變化率的最大值。對(duì)時(shí)間變化率的最大值。對(duì)于對(duì)于uA741uA741，若將連接成電壓跟隨器電，若將連接成電壓跟隨器電路，若輸入信號(hào)為路，若輸入信號(hào)為VinVin=2V=2V， f=f=100KHz100KHz的正弦信號(hào)，其輸出波形如何？的正弦信號(hào)，其輸出波形如何？為了要求輸出不為了要求輸出不失真，則要求輸失真，則要求輸入信號(hào)的應(yīng)小于入信號(hào)的應(yīng)小于0.8V0.8V。(3) (3) 共模抑制比共模抑制比CMRRCMRR該項(xiàng)指標(biāo)表示了集成運(yùn)放對(duì)共模信號(hào)（通常是干擾信該項(xiàng)指標(biāo)表示了集成運(yùn)放對(duì)共模信號(hào)（通常是干擾信號(hào)）的抑制能力。定義號(hào)）的抑制能力。

10、定義AvdAvd 為開環(huán)差模增益，為開環(huán)差模增益，AvcAvc為開環(huán)共模增益。共模抑制為開環(huán)共模增益。共模抑制比這一指標(biāo)在微弱信號(hào)放大場合非常重要，以為在許比這一指標(biāo)在微弱信號(hào)放大場合非常重要，以為在許多實(shí)際場合，存在著共模干擾信號(hào)。假設(shè)某一放大器多實(shí)際場合，存在著共模干擾信號(hào)。假設(shè)某一放大器的差模輸入信號(hào)的差模輸入信號(hào)VidmVidm為為10uV10uV，而放大器的輸入端存在，而放大器的輸入端存在著著10V10V的共模干擾信號(hào)。為了使輸出信號(hào)的有用信號(hào)的共模干擾信號(hào)。為了使輸出信號(hào)的有用信號(hào)（差模分量）能明顯的大于干擾信號(hào)，這時(shí)要求該運(yùn)（差模分量）能明顯的大于干擾信號(hào)，這時(shí)要求該運(yùn)放應(yīng)有多大

11、的共模抑制比呢？放應(yīng)有多大的共模抑制比呢？設(shè)該放大器的輸出端的共模電壓為設(shè)該放大器的輸出端的共模電壓為VocmVocm , ,則則VocmVocm= =Vicm . AvcVicm . Avc集成運(yùn)放的電源供給方式集成運(yùn)放的電源供給方式 集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端+V+VCCCC和和-V-VEEEE，但有，但有不同的電源供給方式。對(duì)于不同的電源供給不同的電源供給方式。對(duì)于不同的電源供給方式，對(duì)輸入信號(hào)的要求是不同的。方式，對(duì)輸入信號(hào)的要求是不同的。（1 1）對(duì)稱雙電源供電方式）對(duì)稱雙電源供電方式 運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。相對(duì)于運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。相對(duì)于（地

12、）的正電源（地）的正電源（+E+E）與負(fù)電源（）與負(fù)電源（-E-E）分）分 別接于運(yùn)放的別接于運(yùn)放的+V+VCCCC和和-V-VEEEE管腳上。在這種管腳上。在這種 方式下，可把信號(hào)源直接接到運(yùn)放的輸入上，方式下，可把信號(hào)源直接接到運(yùn)放的輸入上，而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對(duì)稱電源電壓而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對(duì)稱電源電壓。（2 2）單電源供電方式）單電源供電方式單電源供電是將運(yùn)放的單電源供電是將運(yùn)放的-V-VEEEE管腳連接到地上。管腳連接到地上。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在運(yùn)放輸入端一定要加入一直靜態(tài)工作點(diǎn)，在運(yùn)放輸入端一定要加入一直

13、流電位，如圖流電位，如圖1 1所示。此時(shí)運(yùn)放的輸出是在所示。此時(shí)運(yùn)放的輸出是在某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)變化。對(duì)于某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)變化。對(duì)于圖圖1 1交流放大器，靜態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸交流放大器，靜態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓近似為出電壓近似為V VCCCC/2/2，為了隔離掉輸出中的，為了隔離掉輸出中的直流成分接入電容直流成分接入電容C C3 3。 運(yùn)算放大器單電源供電電路運(yùn)算放大器單電源供電電路VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE121212+-32674121212+-32674121212V

14、0V0+Vi+RRAR1C1VccC2VccR1+C1C2RRR2A1MViRf(a)(b)RfC3如何選用反相和同相放大器如何選用反相和同相放大器 反相放大器的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)放不管有無輸入信號(hào)，反相放大器的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)放不管有無輸入信號(hào)，其兩輸入端電位始終近似為零，兩輸入端之間其兩輸入端電位始終近似為零，兩輸入端之間僅有低于微伏級(jí)的差動(dòng)信號(hào)（或亦稱差模信僅有低于微伏級(jí)的差動(dòng)信號(hào)（或亦稱差模信號(hào)）。而同相輸入放大器的兩個(gè)輸入端之間除號(hào)）。而同相輸入放大器的兩個(gè)輸入端之間除有極小的差模信號(hào)外，同時(shí)還存在較大的共模有極小的差模信號(hào)外，同時(shí)還存在較大的共模電壓。雖然運(yùn)放有較大的共模抑制比，但多少電壓。雖然

15、運(yùn)放有較大的共模抑制比，但多少也會(huì)因共模電壓帶來一些誤差。如果要求輸出也會(huì)因共模電壓帶來一些誤差。如果要求輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相，則采用反相放大器。信號(hào)與輸入信號(hào)反相，則采用反相放大器。 同相放大器的優(yōu)點(diǎn)是輸入阻抗極高，因此輸入同相放大器的優(yōu)點(diǎn)是輸入阻抗極高，因此輸入電阻取大取小影響不大，而反相放大器的輸入電阻取大取小影響不大，而反相放大器的輸入阻抗與輸入電阻大小有關(guān)。對(duì)于內(nèi)阻較大的傳阻抗與輸入電阻大小有關(guān)。對(duì)于內(nèi)阻較大的傳感器則選用同相放大器更為合適。感器則選用同相放大器更為合適。1FiofRRuuAu uoRFuiR2R1+ 反饋電路直接從輸反饋電路直接從輸出端引出出端引出電壓反饋電壓反饋

16、輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在同一輸入端同一輸入端并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋反饋信號(hào)使凈輸入反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小信號(hào)減小負(fù)反饋負(fù)反饋 因要求靜態(tài)時(shí)因要求靜態(tài)時(shí)u u+ +、 u u 對(duì)對(duì)地電阻相同，地電阻相同， 所以所以平衡電阻平衡電阻 R R2 2 = = R R1 1 / / R RF F因因虛短虛短, , 所以所以u(píng) u= =u u+ += 0= 0，稱反相輸入端稱反相輸入端“虛虛地地” 反相輸入的重要反相輸入的重要特點(diǎn)特點(diǎn)當(dāng)當(dāng)R RF F=100K,R=100K,R1 1=10K=10K時(shí)時(shí)，iouu10 輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加兩個(gè)輸入端加兩個(gè)輸入端串聯(lián)

17、反饋串聯(lián)反饋反饋電路直接從輸反饋電路直接從輸出端引出出端引出電壓反饋電壓反饋 1Fiof1RRuuAu 反饋信號(hào)使凈輸入反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小信號(hào)減小負(fù)反饋負(fù)反饋uoRFuiR2R1+ 因要求靜態(tài)時(shí)因要求靜態(tài)時(shí)u u+ +、u u 對(duì)地電阻相同，對(duì)地電阻相同， 所以所以平衡電阻平衡電阻R R2 2= =R R1 1/R RF F當(dāng)當(dāng)R RF F=100K,R=100K,R1 1=10K=10K時(shí)時(shí)，iouu11_+ + uiuoiouuuu此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分立大，輸出電阻小，在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同，

18、但是電壓跟隨元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。性能好。 電壓跟隨器電壓跟隨器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輸出電壓全輸出電壓全部引到反相輸入端，信部引到反相輸入端，信號(hào)從同相端輸入。號(hào)從同相端輸入。電壓電壓跟隨器是跟隨器是同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算放大器的特例。放大器的特例。電壓跟隨器亦稱緩沖器。因此它可用作緩電壓跟隨器亦稱緩沖器。因此它可用作緩沖隔離級(jí)沖隔離級(jí)“插入插入”電路中，例如在某些振蕩電路中，例如在某些振蕩電路中，若將電路中，若將振蕩電路直接接上負(fù)載，則會(huì)振蕩電路直接接上負(fù)載，則會(huì)影響振蕩器的輸出特性，甚至使電路停振，影響振蕩器的輸出特性，甚至使電路停振，而在振蕩器與負(fù)載之間插入緩沖器，則

19、振蕩而在振蕩器與負(fù)載之間插入緩沖器，則振蕩器可穩(wěn)定地工作。又例如，一些內(nèi)阻高的傳器可穩(wěn)定地工作。又例如，一些內(nèi)阻高的傳感器，如壓電式傳感器，其輸出信號(hào)非常弱，感器，如壓電式傳感器，其輸出信號(hào)非常弱，而且內(nèi)阻抗極高，若采用一般放大器與傳感而且內(nèi)阻抗極高，若采用一般放大器與傳感器直接連接，則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。在器直接連接，則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。在放大器與傳感器之間插入緩沖器，通過緩沖放大器與傳感器之間插入緩沖器，通過緩沖器的阻抗變換作用，可大大提高測(cè)量精度。器的阻抗變換作用，可大大提高測(cè)量精度。0uuFiii1211)(21221112iiouRRuRRui12iFi11R12_+ R2R1

20、1ui2uoRPui1調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號(hào)的輸入電阻，調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號(hào)的輸入電阻，不影響輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)不影響輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。節(jié)方便。R R2 2=100K,R=100K,R1111= =R R1212= =1010K K時(shí)時(shí)，)(1021iiouuu_+ + R2R1R1ui2uoR2ui1 uu112RuuRuuio212RuRuui)(1212iiouuRRu解出解出：差動(dòng)運(yùn)算關(guān)系差動(dòng)運(yùn)算關(guān)系當(dāng)當(dāng)R R1 1=10K,=10K,R R2 2= =100K100K時(shí)時(shí)，)(1012iiouuui1iFtui0Ruii1tuCioF

21、ddtuRCuiod1tuo0輸入方波，輸出是輸入方波，輸出是三角波。三角波。ui-+RR2Cuo積分運(yùn)算關(guān)系積分運(yùn)算關(guān)系應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1 1： uiVo10KuiAC微分電路微分電路10KVo10KRp=100k,積分電路積分電路10KACVo電壓跟隨器電壓跟隨器-15V31+15V8A24RfRfRfRfRp=Rf/R1=10k/100KKf=V0/VI=-Rf/RiRp=Rf/R1/ R2 =10k/10K /100K100K10KViR1R1R210K10K100KVoVoVoVoVo=-Rf/R1(Vi1+Vi2)Vi2反向放大器反向放大器反向加法反向加法Vi2Vi110K10K1

22、00KRp=RiVo=Rf/Ri(Vi2-Vi1)100K同相比例同相比例ViRiRpKf=V0/VI=1+Rf/Ri1+Rf/Ri)V0=(10K注注:如果如果Rf選選100k, Vi要要1V=10K/100k減法器（差動(dòng)）減法器（差動(dòng)）AAAAVi1100K“+15v”“+15v”“-15v”“-15v”數(shù)電箱可調(diào)直流信號(hào)源加衰減地地接電路輸入端接電路輸入端接可調(diào)直流接可調(diào)直流信號(hào)源信號(hào)源10k數(shù)電箱直流信號(hào)源為數(shù)電箱直流信號(hào)源為1.3v-15v1.3v-15v可調(diào)，如果低于可調(diào)，如果低于1.3v1.3v，需加一衰減電路需加一衰減電路（用（用數(shù)電箱下方數(shù)電箱下方10k10k電位器）：電位器

23、）： 單電源供電交流放大器單電源供電交流放大器 在僅須放大交流信號(hào)時(shí)，若用運(yùn)算放大器作放大，在僅須放大交流信號(hào)時(shí)，若用運(yùn)算放大器作放大，為減少一個(gè)電源，運(yùn)算放大器常常采用單電源為減少一個(gè)電源，運(yùn)算放大器常常采用單電源( (正電源正電源或負(fù)電源或負(fù)電源) )供電。其方法是以電阻分壓方式將同相端偏供電。其方法是以電阻分壓方式將同相端偏置在置在Vcc/2(Vcc/2(或負(fù)電源或負(fù)電源V VEEEE/2)/2)附近。為了保證運(yùn)算放大器附近。為了保證運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端有相同的直流電壓，分壓電阻應(yīng)取相同阻值。兩個(gè)輸入端有相同的直流電壓，分壓電阻應(yīng)取相同阻值。但這種電路需要在輸入、輸出端加交流耦合電容。下

24、圖但這種電路需要在輸入、輸出端加交流耦合電容。下圖所示為一單電源供電的反相比例放大電路。所示為一單電源供電的反相比例放大電路。RLCp30 正弦波正弦波uo1方波方波uo2二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1 1函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生方案函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生方案對(duì)于函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生電路，有多種實(shí)現(xiàn)方案，如對(duì)于函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生電路，有多種實(shí)現(xiàn)方案，如模擬電路實(shí)現(xiàn)方案、模擬電路實(shí)現(xiàn)方案、數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)方案數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)方案(如如DDS方式方式)、模數(shù)結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方案、模數(shù)結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方案等。等。 模擬電路的實(shí)現(xiàn)方案：模擬電路的實(shí)現(xiàn)方案： 是指全部采用模擬電路的方式，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生電路的所有功能，本實(shí)驗(yàn)的是指全部采用模擬電路的方式，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)

25、生電路的所有功能，本實(shí)驗(yàn)的函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生電路采用全模擬電路的實(shí)現(xiàn)方案。對(duì)于波形產(chǎn)生電路的模擬電路的函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生電路采用全模擬電路的實(shí)現(xiàn)方案。對(duì)于波形產(chǎn)生電路的模擬電路的實(shí)現(xiàn)方案，也有幾種電路方式可供選擇。本實(shí)驗(yàn)選用最常用的，線路比較簡單的實(shí)現(xiàn)方案，也有幾種電路方式可供選擇。本實(shí)驗(yàn)選用最常用的，線路比較簡單的電路加以分析。如用正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號(hào)，然后用過零比較器產(chǎn)生方波，電路加以分析。如用正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號(hào)，然后用過零比較器產(chǎn)生方波，再經(jīng)過積分電路產(chǎn)生三角波，其電路框圖如圖再經(jīng)過積分電路產(chǎn)生三角波，其電路框圖如圖1所示。所示。圖1模擬電路實(shí)現(xiàn)方案框圖 2R C橋式正弦振蕩電路橋式正

26、弦振蕩電路 RC橋式正弦振蕩電路如橋式正弦振蕩電路如圖圖2所示。其中所示。其中R1、C1和和R2、C2為串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，接為串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，接于運(yùn)算放大器的輸出與同相于運(yùn)算放大器的輸出與同相輸入端之間，構(gòu)成正反饋，輸入端之間，構(gòu)成正反饋，以產(chǎn)生正弦自激振蕩。以產(chǎn)生正弦自激振蕩。 R3、RW及及R4組成負(fù)反饋組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)RW可改變負(fù)反饋可改變負(fù)反饋的反饋系數(shù)，從而調(diào)節(jié)放大的反饋系數(shù)，從而調(diào)節(jié)放大電路的電壓增益，使電壓增電路的電壓增益，使電壓增益滿足振蕩的幅度條件。益滿足振蕩的幅度條件。圖2 R C橋式正弦振蕩電路 為了使振蕩幅度穩(wěn)定，通常在放為了使振蕩幅度穩(wěn)定，通常在放大電

27、路的負(fù)反饋回路里加入非線性大電路的負(fù)反饋回路里加入非線性元件來自動(dòng)調(diào)整負(fù)反饋放大電路的元件來自動(dòng)調(diào)整負(fù)反饋放大電路的增益，從而維持輸出電壓幅度的穩(wěn)增益，從而維持輸出電壓幅度的穩(wěn)定。圖中的兩個(gè)二極管定。圖中的兩個(gè)二極管D1，D2便是便是穩(wěn)幅元件。當(dāng)輸出電壓的幅度較小穩(wěn)幅元件。當(dāng)輸出電壓的幅度較小時(shí)，電阻時(shí)，電阻R4兩端的電壓低，二極管兩端的電壓低，二極管D1、D2截止，負(fù)反饋系數(shù)由截止，負(fù)反饋系數(shù)由R3、RW及及R4決定；當(dāng)輸出電壓的幅度增決定；當(dāng)輸出電壓的幅度增加到一定程度時(shí)，二極管加到一定程度時(shí)，二極管D1、D2在在正負(fù)半周輪流工作，其動(dòng)態(tài)電阻與正負(fù)半周輪流工作，其動(dòng)態(tài)電阻與R4并聯(lián)，使負(fù)反

28、饋系數(shù)加大，電壓并聯(lián)，使負(fù)反饋系數(shù)加大，電壓增益下降。輸出電壓的幅度越大，增益下降。輸出電壓的幅度越大，二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，電壓增益二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，電壓增益也越小，輸出電壓的幅度保持基本也越小，輸出電壓的幅度保持基本穩(wěn)定。穩(wěn)定。圖2 R C橋式正弦振蕩電路 313RRf313RRf)/(4DWfrRRRRCf2123RRf圖2 R C橋式正弦振蕩電路 當(dāng)：當(dāng)：R1=R2=R，C1=C2=C時(shí)時(shí)電路的振蕩頻率電路的振蕩頻率 ：起振的幅值條件起振的幅值條件 ： 為了維持振蕩輸出，必須讓為了維持振蕩輸出，必須讓 為了保證電路起振，為了保證電路起振， 調(diào)整電阻調(diào)整電阻R RW W （即改（即改

29、變了反饋?zhàn)兞朔答丷 Rf f ），使電路起），使電路起振，且波形失真最小。如不振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強(qiáng)，能起振，則說明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大應(yīng)適當(dāng)加大R Rf f ，如波形失，如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減少真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減少R Rf f。 改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)數(shù)C C或或R R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容一般采用改變電容C C 作頻率作頻率量程切換（粗調(diào)），而調(diào)節(jié)量程切換（粗調(diào)），而調(diào)節(jié)R R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。圖2 R C橋式正弦振蕩電路 三三 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1.直流電源：直流電源：12V1

30、2V； 2.雙蹤示波器；雙蹤示波器； 3.交流毫伏表；交流毫伏表； 4.數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表 5.集成運(yùn)算放大器：集成運(yùn)算放大器：LM741LM741； 6.電阻器、電容器、二極管若干只。電阻器、電容器、二極管若干只。 四四.實(shí)驗(yàn)題目實(shí)驗(yàn)題目 設(shè)計(jì)一個(gè)振蕩頻率為設(shè)計(jì)一個(gè)振蕩頻率為1000Hz1000Hz的的RCRC正弦波振蕩電路，自選正弦波振蕩電路，自選集成運(yùn)算放大器。集成運(yùn)算放大器。 五五.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，提出元器件清單。寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，提出元器件清單。 組裝、調(diào)整組裝、調(diào)整RCRC正弦波振蕩電路，使正弦波振蕩電路，使電路產(chǎn)生振蕩輸出。電路產(chǎn)生振蕩輸出。 當(dāng)輸出波形

31、穩(wěn)定且不失真時(shí)，測(cè)量當(dāng)輸出波形穩(wěn)定且不失真時(shí)，測(cè)量輸出電壓的頻率和幅值。檢驗(yàn)電路是否輸出電壓的頻率和幅值。檢驗(yàn)電路是否滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，若不滿足，需調(diào)整設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，若不滿足，需調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。參數(shù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。 改變有關(guān)元件，使振蕩頻率發(fā)生變改變有關(guān)元件，使振蕩頻率發(fā)生變化。記錄改變后的元件值，測(cè)量輸出電化。記錄改變后的元件值，測(cè)量輸出電壓的頻率。壓的頻率。 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路六六 預(yù)習(xí)要求及思考題預(yù)習(xí)要求及思考題 1 1復(fù)習(xí)有關(guān)復(fù)習(xí)有關(guān)RCRC正弦波振蕩器工作原理。正弦波振蕩器工作原理。 2 2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格 3 3理解電路振蕩的條件？理解電路振蕩的條件？思考題思