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波形發生電路實驗--模擬電路實驗箱

一、實驗目的
1、掌握波形發生電路的特點和分析方法。
2、熟悉波形發生器設計方法。
二、實驗原理
在自動化設備和系統中，經常需要進行性能的測試和信息的傳送，這些都離不開一定的波形作為測試和傳送的依據，在模擬系統中，常用的波形有正弦波、方波和鋸齒波等。
當集成運放應用于上述不同類型的波形時，其工作狀態并不相同。本實驗研究的方波，三角波、鋸齒波的電路，實質上是脈沖電路，它們大都工作在非線性區域。常用于脈沖和數字系統中作為信號源。
1、產生方波的電路
方波電路見圖10-1所示。電路由集成運放與R1、R2及一個滯回比較器和一個充放電回路組成。穩壓管和R3的作用是鉗位，將滯回比較器的輸出電壓限制在穩壓管的穩定電壓值±V2。
我們知道滯回比較器的輸出只有兩種可能的狀態，高電平或低電平。滯回比較器的兩種不同的輸出電平使RC電路進行充電或放電，于是電容上的電壓將升高或降低，而電容上的電壓又作為滯回比較器的輸入電壓，控制其輸出端狀態發生跳變，從而使RC電路由充電過程變為放電過程或相反。如此循環往復，周而復始，最后在滯回比較器的輸出端即可得到一個高低電平周期性交替的矩形波即方波。

2、產生三角波的電路
三角波電路如同10-2所示。電路由集成運放A1組成滯回比較器，A2組成積分電路，滯回比較器輸出的矩形波加在積分電路的反相輸入端，而積分電路輸出的三角波又接到滯回比較器的同相輸入端，控制滯回比較器輸出端的狀態發生跳變，從而在A2的輸出端得到周期性的三角波。調節R1、R2可使幅度達到規定值，而調節R4可使振蕩滿足要求。

3、鋸齒波發生電路
在示波器的掃描電路以及數字電壓表等電路中常常使用齒波。圖10-3為鋸齒波發生電路，它在原三角波發生電路的基礎上，用二極管D1、D2和電位器R_P代替原來的積分電阻，使積分電容的充電和放電回路分開，即成為鋸齒波發生電路。

三、實驗儀器
1、雙蹤示波器
2、數字萬用表
3、集成運算放大電路模塊
四、預習要求
1、分析圖10-1電路的工作原理，定性畫出V0和VC波形。
2、若圖10-1電路R=10K，計算V0的頻率。
3、在圖10-2電路如何使輸出波形占空比變大? 利用實驗箱上所標元器件畫出原理圖。
4、在圖10-3電路中，如何改變輸出頻率? 設計2種方案并畫圖表示。
5、在圖10-4電路中如何連續改變振蕩頻率? 畫出電路圖。(利用實驗箱上的元器件)
五、實驗內容
1、方波發生電路
實驗電路如圖10-1所示，雙向穩壓管穩壓值一般為5～6V。

圖10-1方波發生電路

（1）按電路圖接線，觀察VC、V0波形及頻率，與預習比較。
（2）分別測出R=10KΩ，110KΩ時的頻率，輸出幅值，與預習比較。
（3）要想獲得更低的頻率應如何選擇電路參數? 試利用實驗箱上給出的元器件進行條件實驗并觀測之。
2、占空比可調的矩形波發生電路
實驗電路如圖10-2所示。
(1) 按圖接線，觀測并測量電路的振蕩頻率、幅值及占空比。

圖10-2占空比可調的矩形波發生電路

(2) 若要使占空比更大，應如何選擇電路參數并用實驗驗證。
3、三角波發生電路
實驗電路如圖10-3所示。

圖10-3三角波發生電路

(1) 按圖按線，分別觀測V01及V02的波形并記錄。
(2) 如何改變輸出波形的頻率? 按預習方案分別實驗并記錄。
4、鋸齒波發生電路
實驗電路如圖8-4所示。

圖10-4鋸齒波發生電路

1、按圖接線，觀測電路輸出波形和頻率。
2、按預習時的方案改變鋸齒波頻率并測量變化范圍。
六、實驗報告
1、畫出各實驗的波形圖。
2、畫出各實驗預習要求的設計方案，電路圖。寫出實驗步驟及結果。
3、總結波形發生電路的特點，并回答。
(1)波形產生電路需調零嗎?
(2)波形產生電路有沒有輸入端。

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