实验十一 集成运算放大器的基本应用（ⅳ）

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1、实验十一集成运算放大器的基本应用(Ⅳ)63实验十一集成运算放大器的基本应用（Ⅳ）─波形发生器一、实验目的　　1.学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。2.学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。二、实验设备与器件器材名称器材名称±12V直流电源双踪示波器交流毫伏表频率计信号发生器运算放大器μA741×2稳压管2CW231×1二极管4148×2电阻器、电容器若干三、实验原理由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用最常用的，线路比较简单的几种电路加以分析。　　1.R

2、C桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）图11－1为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器RW，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。电路的振荡频率起振的幅值条件式中Rf＝RW＋R2＋（

3、R3//rD），rD—二极管正向导通电阻。调整反馈电阻Rf（调RW），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf，如波形失真严重，则应适当减小Rf。改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。实验十一集成运算放大器的基本应用(Ⅳ)63图11－1RC桥式正弦波振荡器2.方波发生器由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。图11-2所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方

4、波—三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差，主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。电路振荡频率图11－2方波发生器式中　R1＝R1'＋RW'R2＝R2'＋RW"方波输出幅值　Uom＝±UZ三角波输出幅值实验十一集成运算放大器的基本应用(Ⅳ)63调节电位器RW（即改变R2／R1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可通过改变Rf（或Cf）来实现振荡频率的调节。3.三角波和方波发生器如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图11－3所示，则比较

5、器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。图11－4为方波、三角波发生器输出波形图。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。图11－3三角波、方波发生器图11－4　方波、三角波发生器输出波形图电路振荡频率　　　方波幅值　　U′om＝±UZ三角波幅值　　调节RW可以改变振荡频率，改变比值可调节三角波的幅值。实验十一集成运算放大器的基本应用(Ⅳ)63四、实验内容　　1.RC桥式正弦波振荡器　　按图11－

6、1连接实验电路。（1）接通±12V电源，调节电位器RW，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。描绘uO的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的RW值，填入表11－1，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。表11－1uO波形RW临界起振正弦波输出失真　　（2）调节电位器RW，使输出电压uO幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压UO、反馈电压U+和U-，填入表11－2，分析研究振荡的幅值条件。表11－2UOU+U-（3）用示波器或频率计测量振荡频率fO，然后在选频网络的两个电阻R上并

7、联同一阻值电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。表11－3并联电阻前fO=并联电阻后fO=（4）断开二极管D1、D2，重复（2）的内容，填入表11－4，将测试结果与（2）进行比较，分析D1、D2的稳幅作用。实验十一集成运算放大器的基本应用(Ⅳ)63表11－4UOU+U-　　2.方波发生器　　按图11－2连接实验电路。（1）将电位器RW调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘方波uO及三角波uC的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率，在表11－5中记录之。表11－5方波uO波形：f=Uo

8、=三角波uC波形：f=Uc=（2）改变RW动点的位置，观察uO、uC幅值及频率变化情况。把动点调至最上端和最下端，测出频率范围，记录之。表11－6动点置于最上端f=动点置于最下端f=（3）将RW恢复至中心位置，将一只稳压管短接，观察uO波形，分析DZ的限幅作用。实验十一集成运算放大器的基本应用(Ⅳ)63　　3.三角波和方波发生器　　按图11－3连接实验电路。（1）将电位器RW调至合适位置，用双踪示波器观察并描绘三角波输出u0及方波输出uO′，测其幅值、频率及RW值，记