三角波發(fā)生器實(shí)驗(yàn)

三角波發(fā)生器實(shí)驗(yàn)XXXXXXXX一、設(shè)計(jì)方案與原理圖一三角波發(fā)生器電路圖（Multisim）圖一為電路設(shè)計(jì)方案。電路結(jié)構(gòu)分為兩部分，左側(cè)電路為遲滯比較器能在R3右端形成方波信號(hào)；右端電路為積分電路，即對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行積分得到三角波信號(hào)。以下對(duì)照?qǐng)D一再次說明下書上寫的三角波發(fā)生器原理。運(yùn)放A1（左側(cè)）輸入端無信號(hào)，

輸出端Uo1隨機(jī)輸出高電位或低電位。設(shè)先輸出高電位（在穩(wěn)壓器的作用下，高電位數(shù)值較

恒定），則高電位接于電阻R4左側(cè)，由于運(yùn)放A2（右側(cè)）反相輸入端虛地（以理想運(yùn)放為分析模型）。因此流入電容C1的電流f表達(dá)式:(1-1)(1-2).U(1-1)(1-2)i=—o1

fR4R4右端接入的是反相輸入端，所以電容的電流與電壓關(guān)系:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"U=-丄Ldt二—-JUdt

oCfR-C oi1 4 1故當(dāng)U。1為高電位時(shí)，U。由初始零電位呈斜率為負(fù)的直線下降。另用疊加法得如下關(guān)系:R R(1-3)U=UT+U(1-3)1+ O1R+ROR+R1212當(dāng)U1+隨U。的減小恰好越過0V時(shí)，運(yùn)放A1輸出電位Uo1轉(zhuǎn)為低電位，故U。開始呈斜率為正的直線上升，直到U1+隨U。上升為0V,此時(shí)U。由負(fù)轉(zhuǎn)正。如此循環(huán)下去，就形成了輸出端電位U。變化呈三角波形式。

二、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果2.1實(shí)驗(yàn)步驟：用multisim搭建電路，運(yùn)行結(jié)果得到圖像及數(shù)據(jù)理論計(jì)算出各數(shù)據(jù)并與實(shí)驗(yàn)值比較對(duì)實(shí)驗(yàn)室搭建的實(shí)際電路得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。2.2仿真及理論結(jié)果：Multisim得出的輸出三角波Uo及方波Uo1圖像如下::廠 ri:廠 ri圖二Multisim仿真得出的輸出三角波圖像對(duì)于理論計(jì)算，有如下公式(同實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書):U二U*R1/R2t z(2-1)T二4*R1*R4*C/R2(2-2)=R2/(4*R1*R4*C)(2-3)Multisim仿真得出數(shù)據(jù)與根據(jù)公式理論計(jì)算數(shù)據(jù)如下表(穩(wěn)壓器穩(wěn)定電壓為±4.3V):三角波周期(ms)頻率(Hz)幅值(V)理論計(jì)算結(jié)果4.42272.15Multisim仿真結(jié)果4.642152.24表一三角波數(shù)據(jù)理論值與Multisim仿真值比較可看出理論值與仿真值比較接近。2.3實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)際電路結(jié)果分析：周期4.160ms 頻率240.4HZ 幅值29.6V-28.8V對(duì)照(2-1)、(2-2)、(2-3)理論計(jì)算公式，由于電路電阻及電容的數(shù)值在仿真及實(shí)驗(yàn)室實(shí)際電路中是一樣的，故周期和頻率與仿真結(jié)果較接近。而三角波的幅值受到穩(wěn)壓器穩(wěn)壓值的影響，故實(shí)驗(yàn)室實(shí)際電路數(shù)據(jù)與理論值及仿真值有較大差別。

三、拓展分析3.1不改變電路結(jié)構(gòu)若改變改變R1/R2。理論上，R1/R2變小則幅值變小、周期變小、頻率變大；若R1/R2變大則幅值變大、周期變小、頻率變小。且其變化呈比例關(guān)系。在Multisim中將圖一電路R2值變?yōu)?0kQ，即R1/R2變?yōu)橹暗?/2,得出仿真結(jié)果為：周期2.44ms、頻率409Hz、幅值1.17V，與理論相符。若改變電容C1。理論上，若C1變大，幅值不變、周期變大、頻率變小；若C1變小，幅值不變、周期變小、頻率變小。且其變化呈比例關(guān)系。將圖一電路中C1改為0.44卩F，得出Multisim仿真結(jié)果：周期9.07ms、頻率110Hz、幅值2.2V3.2改變電路結(jié)構(gòu)另外，如果將R4改為圖三的結(jié)構(gòu)，則可實(shí)現(xiàn)鋸齒波的輸出。其原理就是，當(dāng)U。1為高電平時(shí)，此結(jié)構(gòu)中電流方向從左往右，此結(jié)構(gòu)電阻為5kQ；當(dāng)卩。1為低電平時(shí)，電流方向從右向左，下支路電流截止即接近斷路，此時(shí)結(jié)構(gòu)電阻為10kQ。R6： WVD3:10KQD3uoiR4——WV1M1199C10KQ1M1199C圖四鋸齒形波仿真結(jié)果可以看出，由于原R4處的電阻在U。1為高電平及低電平時(shí)阻值不同，使得U。變化的斜率不同，繼而形成了鋸齒形波。從邏輯上來看，鋸齒波可以理解成電路在Uo1分別為高電平、低電平時(shí)兩種狀態(tài)，即運(yùn)放A2反相輸入端接入前電阻（原R4位置電阻）不同的兩種狀態(tài)，若此電阻越小，輸出的直線越陡，斜率的絕對(duì)值越大。