信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)報(bào)告波形發(fā)生器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、信號(hào)發(fā)生器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握集成運(yùn)算放大器的使用方法，加深對(duì)集成運(yùn)算放大器工作原理的理解。2、掌握用運(yùn)算放大器構(gòu)成波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。3、掌握波形發(fā)生器電路調(diào)試和制作方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)波形發(fā)生電路，可以同時(shí)輸出正弦、方波、三角波三路波形信號(hào)。三、具體要求（ 1）可以同時(shí)輸出正弦、方波、三角波三路波形信號(hào)，波形人眼觀察無失真。（ 2）利用一個(gè)按鈕，可以切換輸出波形信號(hào)。（ 3）頻率為 1 2KHz 連續(xù)可調(diào)，波形幅度不作要求。（ 4）可以自行設(shè)計(jì)并采用除集成運(yùn)放外的其他設(shè)計(jì)方案（ 5）正弦波發(fā)生器要求頻率連續(xù)可調(diào)， 方波輸出要有限幅環(huán)節(jié)， 積分電路要保證電路不出現(xiàn)積分飽和失真。

2、四、設(shè)計(jì)思路基本功能：首先采用RC 橋式正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路(比較器 )將正弦波變換成方波， 通過幅值控制和功率放大電路后由積分電路將方波變成三角波,最后通過切換開關(guān)可以同時(shí)輸出三種信號(hào)。五、具體電路設(shè)計(jì)方案、 RC 橋式正弦波振蕩器如左圖 1 所示，正弦波振蕩器采用RC 橋式振蕩器產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號(hào)。J1a、 J1b、 J2a、 J2b 為頻率粗調(diào)，通過12P1JJ 切換三組電容，改變頻率倍率。R 采用雙聯(lián)線性電位器 50k ，便于頻率細(xì)調(diào)，可獲得所需要的輸出頻率。RP2 采用 200k 的電位器，調(diào)整RP2 可改變電路Af 大小，使得電路滿足自激振蕩條件，另外也可改

3、變正弦波失真度，同時(shí)使正弦波趨于穩(wěn)定。下圖2 為起振波形。圖 1圖 2電路的振蕩頻率為： f012 RC將電阻 12k， 62k 及電容100n， 22n，分別代入得頻率調(diào)節(jié)范圍為：， ， 3015Hz。因?yàn)榈蜋n的最高頻率高于高檔的最低頻率，所以符合實(shí)驗(yàn)中頻率連續(xù)可調(diào)的要求。RP2 R4 R13 組成負(fù)反饋支路，作為穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。R13 與 D1、D2 并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)振蕩幅度的自動(dòng)穩(wěn)定。D1、 D2采用 1N4001 二極管。在 multisim 軟件仿真時(shí)，調(diào)節(jié)電位器25%35%時(shí)能夠起振。R4R13Rp2右RP 2左 100.11k電路起振條件： Af，代入數(shù)據(jù)解得Rp 2左方波發(fā)生器由正弦波振蕩

4、器產(chǎn)生的一定頻率的正弦信號(hào)經(jīng)過比較器產(chǎn)生一同頻率的方波。如圖3。電路輸出端引入的限流電阻R6 和兩個(gè)背靠背的穩(wěn)壓管D3、D4（采用 1N4734）組成雙向限幅電路。UA741在這里實(shí)際上是一個(gè)電壓比較器，當(dāng)輸入電壓比基準(zhǔn)電壓高時(shí)，輸出高電平，當(dāng)輸入電壓比基準(zhǔn)電壓低時(shí)，輸出低電平，輸出端輸出與輸入同頻率的方波。圖3圖4比例運(yùn)算放大電路轉(zhuǎn)換開關(guān)J5 的作用是通過開關(guān)切換與比例運(yùn)算放大電路連接，輸出一定幅度的正弦波或方波。通過調(diào)節(jié) RP3（ 200k ）調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，AfR6Rp3右。如圖 4 所示。R9在 multisim 軟件仿真時(shí)，當(dāng)RP3 調(diào)節(jié)到50%時(shí)，（計(jì)算結(jié)果 Af0.33 200 *

5、（1- 50%）= ）放大10前信號(hào)（左圖 5）與放大后信號(hào)（右圖6）如下圖所示。圖 5圖 6兩幅圖所占格數(shù)基本一致，左圖中每格代表10v ，右圖中每格則代表100v ，則此時(shí)信號(hào)約被放大了10 倍。三角波發(fā)生器被放大后的方波信號(hào)通過積分電路既可得到三角波。U O1U i dtR12C9R12C90.01s tmtm 是充電至飽和時(shí)間，如此選擇參數(shù)可以保證電路不出現(xiàn)積分飽和失真，符合設(shè)計(jì)要求。將 J 公共端接到示波器上，當(dāng)J5與 J 狀態(tài)均處于上圖狀態(tài)時(shí)，輸出的是正弦波，當(dāng)撥下5但 J狀態(tài)J如上圖時(shí)，輸出的是方波，當(dāng)同時(shí)撥下J5 與 J 時(shí)，輸出的是三角波?？傠娐穲D如下圖所示：六、實(shí)驗(yàn)過程及內(nèi)

6、容 ：1 按照原理計(jì)算參數(shù)，確定選用電容電阻的參數(shù)2 按照原理圖用 multisim 進(jìn)行仿真3 按照電路圖在電子實(shí)驗(yàn)箱中連線，進(jìn)行測(cè)試4 按照電路圖焊電路板5 對(duì)焊好的電路板進(jìn)行測(cè)試：觀察波形及記下實(shí)際可調(diào)頻率，并進(jìn)行誤差分析。觀察到的波形如下圖所示：實(shí)測(cè)頻率為：Hz Hz ， 113 Hz595 Hz, ， 562Hz2870Hz七、數(shù)據(jù)處理分析1 波形均未失真,符合設(shè)計(jì)要求2 頻率實(shí)測(cè)值與理論值的比較低檔中檔高檔minmaxminmaxminmax實(shí)測(cè)值1135955622870理論值3015相對(duì)誤差%由上表可知，實(shí)測(cè)頻率均比理想頻率小,當(dāng)仍符合低檔的最高頻率高于高檔的最低頻率，所以符合實(shí)驗(yàn)中頻率連續(xù)可調(diào)的要求。出現(xiàn)誤差的可能原因有：1）電容和電阻實(shí)際值和標(biāo)值不完全一致，可能偏大。2）導(dǎo)線有微小阻抗，導(dǎo)致電路中阻抗增大。八、所用元器件列表名稱數(shù)量uA7414雙聯(lián)線性電位器 50k1電位器 200k2穩(wěn)壓二極管 1N47322二極管 1N40012撥動(dòng)開關(guān)6電阻14電容9九、所用芯片介紹uA741 （單運(yùn)放）是高增益運(yùn)算放大器，用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。這類單片硅提供輸出短路保護(hù)和閉鎖自由運(yùn)作。芯片和工作說明：1 和 5 為偏置 (調(diào)零端 )，2 為正向輸入端，3 為反向輸入端，4 接地，6 為輸出，7 接電源8 空腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：十、收