电子电路实验四 实验报告

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1、实验四波形发生电路实验报告一、理论计算1.正弦振荡电路实验电路如图1所示，电源电压为±12V。分析图1电路的工作原理，根据图中的元件参数，计算符合振荡条件的Rw值以及振荡频率f0。该正弦振荡电路采用RC串并联选频网络，选频网络的示意图如下：当输入信号的频率足够低时，1ωC≫R，Uf超前Uo，且当频率趋近于零时，相位超前趋近于+90°；当输入信号的频率足够高时，1ωC≪R，Uf滞后Uo，且当频率趋近于无穷大时，相位滞后趋近于-90°。因此，当信号频率从零逐渐变化到无穷大时，Uf的相位将从+90°逐渐变化到-90°，

2、故必定存在一个频率f0，当f=f0时，Uf与Uo同相。RC串并联选频网络的反馈系数F=UfUo=R//1jωCR+1jωC+R//1jωC整理可得F=13+j(ωRC-1ωRC)令ω0=1RC，则f0=12πRC代入上式，得出F=13+j(ff0-f0f)当f=f0时，F=13，由正弦振荡电路的起振条件知，A>3。对于图1的正弦振荡电路，有A=R3+R4+RwR3将R3、R4代入上式，令之大于3，得Rw>10kW。将R1=R2=16kW、C1=C2=0.01mF代入f0式，得f0=994.7Hz。2.多谐振荡电路

3、实验电路如图2所示。深入分析图2所示电路的工作原理，画出Vo1、Vo2的波形，推导Vo1、Vo2波形的周期（频率）和幅度的计算公式。再按图2中给出的元件参数计算Vo1、Vo2波形的周期（频率）、幅度，以备与实验实测值进行比较。该电路为三角波发生电路，原理图如下：虚线左边为滞回电路，故Vo1为方波。根据叠加原理，集成运放A1同相输入端的电位uP1=R2R1+R2u0+R1R1+R2uo1=R2R1+R2uo±R1R1+R2UZ令uP1=uN1=0，则阈值电压±UT=±R1R2UZ对于虚线右边的积分电路，其输入电压不

4、是+UZ，就是-UZ，故积分电路的输出电压的波形为三角波。设输出电压的初始值为-UT，终了值为+UT，则UT=1R3CUZT2-UT可解得T=4UTR3CUZT为矩形波、三角波共同的周期。矩形波的幅度的理论值即为UZ，等于6V；将实验电路图中的各个参数代入各式，得UT=0.5*6=3V，故三角波的幅度理论值为3V，矩形波、三角波的周期T=4UTR4CUZ=0.4ms。3.锯齿波发生电路锯齿波发生电路的原理图见仿真实验电路图。设二极管导通时的等效电阻可忽略不计，当uo1=+UZ时，D3导通，D4截止，输出电压的表达

5、式为uo=-1R4C1UZt1-t0+u0(t0)uo随时间线性下降。当uo1=-UZ时，D4导通，D3截止，输出电压的表达式为uo=1R4+R5C1UZt2-t1+u0t1uo随时间线性上升。根据三角波发生电路振荡周期的计算方法，可得出下降时间和上升时间，分别为T1=t1-t0≈2R1R4C1R2T2=t2-t1≈2R1(R4+R5)C1R2代入实际数值，计算得下降时间T1=0.2ms，上升时间T2=1.0ms，振荡周期T=1.2ms，则矩形波、锯齿波的周期均为1.2ms。对于波形的峰值，矩形波的峰值应等于+U

6、Z=6V，锯齿波的峰值应等于+UT=3V。二、实验数据处理1.正弦振荡电路实验电路如图1所示，电源电压为±12V。（1）缓慢调节电位器Rw，观察电路输出波形的变化，解释所观察到的现象。缓慢调节电位器Rw，使其阻值从零缓慢增大，观察波形，可知波形一开始为直线，增大到一定值时波形变为正弦波，再增大Rw，波形幅值逐渐增大，至Rw为一定值时波形失真。这是因为电位器接入电路的阻值小于起振要求的最小值时，基本电路放大倍数与反馈系数乘积的模小于1，电路不起振；当Rw大于这个最小值时，电路起振，波形为正弦波，且当Rw达到一定值时

7、，由于集成运放供电电源的限制，其输出电压的幅值有上限，故波形出现顶部、底部失真。（2）仔细调节电位器Rw，使电路输出较好的正弦波形，测出振荡频率和幅度以及相对应的Rw之值，分析电路的振荡条件。数据整理如下：Rw/kW振荡频率f0/Hz幅度Uom/V18.97922.320.6（3）将两个二极管断开，观察输出波形有什么变化。缓慢调节电位器Rw，使其阻值缓慢增大，观察知波形一开始为直线，增大到某一小范围内，波形从直线突变为正弦波，在稍微增大Rw则波形开始失真。这说明两个二极管的作用是稳定输出电压。2.多谐振荡电路（1

8、）按图2安装实验电路（电源电压为±12V）。观测Vo1、Vo2波形的幅度、周期（频率）以及Vo1的上升时间和下降时间等参数。Vo1幅度Vo1周期Vo1上升时间Vo1下降时间Vo2幅度Vo2周期11.4V430.0ms840ns820ns6.11V430.7ms（2）对图2电路略加修改，使之变成矩形波和锯齿波振荡电路，即Vo1为矩形波，Vo2为锯齿波。要求锯齿波的逆程（电压