三角波產(chǎn)生試驗報告

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試驗：三角波－方波發(fā)生器設(shè)計一、已知條件

雙運放NE5532一只二、主要技術(shù)指標(biāo)

頻率范圍:100Hz~1kHz，1kHz~10kHz

輸出電壓:方波Vp-p≤24V，三角波Vp-p=6V；

波形特性:方波tr＜30us(1kHz，最大輸出時)，三角波γ三、試驗儀器

TDS2023C示波器、直流穩(wěn)壓電源、萬用表四、電路工作原理

電路原理如圖：由同相遲滯比較器和積分器組成

△

＜2%

（1）同相遲滯比較器V??

R3?RPR2Vo1?Via

R2?R3?RPR2?R3?RP111尋常將比較器的輸出電壓從一個電平跳變到另一個電平日相應(yīng)的輸入電壓的大小稱為門限

電壓

將翻轉(zhuǎn)條件V+=V–=0代入則Via??R2Vo1由此可得：

R3?RP1VT???R2VCC

R3?RP1VT??R2R3?RPR2R3?RP11VCC

所以比較器的門限寬度△VT為

?VT?VT??VT??2?VCC

下圖為比較器的電壓傳輸特性：

（2）反相積分器

a點斷開后，運放A2和R4，RP2，C2及R5組成反積分器，積分器的輸入信號為方波Vo1，輸出電壓等于電容兩端的電壓，即：

vo2??1C2?tt10dt?vC2(t0)(R4?RP2)vo1??VCCt?vC2(t0)(R4?RP2)C2

（3）方波-三角波的工作過程

①a點閉合，形成閉環(huán)電路，則自動產(chǎn)生方波-三角波。

②輸出Vo1為高電平（+VCC)，比較器門限電壓為VT-。這時積分器開始反向積分，三角波Vo2線性下降。如下圖：

③當(dāng)Vo2下降到VT-時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Vo1由高電平跳到低電平,門限電壓為VT+。這時積分器又開始正向積分，Vo2線性增加④如此反復(fù)，就可自動產(chǎn)生方波-三角波。（4）方波-三角波的幅度和頻率

如圖：

vv

方波幅度：略小于+VCC和-VEE

三角波正、負(fù)幅度：即比較器門限電壓

Vo2m?R2R3?RP1VCC

則可得：

Vo2pp??VT?2?方波-三角波頻率：

R2R3?RP1VCC

T?4R2(R4?RP2)C2R3?RP1

可知：

f?R?RP11?34(R4?RP2)C2R2結(jié)論：

①方波的幅度由+VCC和–VEE決定；

②三角波幅度可由RP1進(jìn)行調(diào)理，但會影響頻率；

③調(diào)理RP2，可調(diào)理頻率，且不會影響三角波幅度，可用RP2實現(xiàn)頻率微調(diào)，用C2改變頻率范圍。

五、電路的設(shè)計與調(diào)試（1）參數(shù)設(shè)計

取電源電壓+Vcc=12V,-VEE=-12V。

選用運放NE5532。元件參數(shù)計算如下：

由Vo2m?R2R3?RP?1VCC得：

R2R3?RP1Vo2m31??VCC124取R2=10kΩ，R3=20kΩ，RP1=100kΩ

則平衡電阻：R1?由輸出頻率f?R2//(R3?RP1)?10k?

R?RP11得：?34(R4?RP2)C2R2R4?RP?2R3?RP1

4R2C2f當(dāng)100Hz?f?1kHz時，取C2=0.1uF，R4=5.1kΩ.RP2=100kΩ

當(dāng)1kHz?f?10kHz時，取C2=0.01uF以實現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，R4及RP2的取值不變，取平衡電阻R5=10kΩ。則帶參數(shù)的電路如下圖：

0.1uF\\0.01uF

+12V

10kΩ

+12V

-12V

10kΩ

5.1kΩ

100kΩ

-12V

10kΩ

100kΩ

20kΩ

（2）電路調(diào)試

1.由于比較器A1與積分器A2組成正反饋閉環(huán)電路，同時輸出方波與三角波，故這兩個單元電路需同時安裝。

2.注意:在安裝電位器RP1與RP2之前，先將其調(diào)整到設(shè)計值，否則電路可能會不起振。3.假使電路接線正確，則在接通電源后，A1的輸出Vo1為方波，A2的輸出Vo2為三角波。4.在頻率較低時，微調(diào)RP1，使三角波輸出幅度滿足設(shè)計指標(biāo)要求。5.再調(diào)理RP2，則輸出頻率連續(xù)可變。六、主要技術(shù)指標(biāo)的測量

R2=10kΩ，R3=20kΩ，R1=R5=10kΩ，R4=5.1kΩ

數(shù)據(jù)記錄表格：

f\\HzVo1\\V24.023.823.824.06.085.925.926.008.1363.4814.4233.31986.911.83.720.219.519.519.565.3Vo2\\Vtr\%usRP1\\kΩRP2\\kΩ100.1527.91.069k991.74.585k10.28k24.06.002.83323.61.724.06.002.83621.610.3方波-三角波電壓波形：

f=100.1Hz

f=10.28kHz

七、誤差分析由f?R?RP11?34(R4?RP2)C2R2：

當(dāng)f=100.1Hz時，f理=108.6Hz，相對誤差r=|108.6-100.1|\\108.6=7.8%當(dāng)f=472.2Hz時，f理=526.4Hz，相對誤差r=|526.4-472.2|\\526.4=10.3%當(dāng)f=1.069kHz時，f理=1.135kHz，相對誤差r=|1.135-1.069|\\1.135=7.6%當(dāng)f=991.7Hz時，f理=1.094kHz，相對誤差r=|1094-991.7|\\1094=9.3%當(dāng)f=6.179kHz時，f理=6.753kHz，相對誤差r=|6.753-6.585|\\6.753=8.5%

當(dāng)f=10.28kHz時，f理=11.05kHz，相對誤差r=|11.05-10.28|\\11.05=7.0%誤差原因：電位器精度低，調(diào)理時誤差較大；萬用表的測量誤差；

電容、電阻的標(biāo)稱值誤差。

八、試驗總結(jié)

1.通過本試驗把握了方波-三角波發(fā)生器的裝調(diào)。

2.在安裝電位器RP1與RP2之前，先將其調(diào)整到設(shè)計值，使電路起振，如此避免大量麻煩。3.組裝電路前須對所有電阻逐一測量，作好記錄，若試驗中有微調(diào)，調(diào)試好后應(yīng)及時記錄電阻值。

4.集成運算放大器的各個管腳不要接錯，特別是正、負(fù)電源不能接反，否則極易損壞芯片。5.調(diào)試時，頻率的可調(diào)范圍要覆蓋性能指標(biāo)要求。6.所有準(zhǔn)備工作就緒后，再調(diào)試，事半功倍。

7.學(xué)會手調(diào)示波器，使波形盡量美觀，不要過分依靠autoset。

附錄：

課程總結(jié)

通過《電子線路設(shè)計·試驗·測試》這門課，我的動手能力得到了顯著的提高，從對試驗儀器及調(diào)試的一竅不通到現(xiàn)在能把握其基本用法；自主學(xué)習(xí)能力也有所鍛煉，能在課下花時間琢磨，插空調(diào)試，對各種突發(fā)狀況的應(yīng)對也不再驚慌失措，能冷靜地找原因。

總而言之，用一個不容爭議的事實來表達(dá)這門課程的收獲。第一個試驗我用了四次課來完成驗收，第三個試驗只用了一次課來完成驗收。當(dāng)然，試驗的難度區(qū)別不大。

課程建議：插空，如其他課堂，老師會提前關(guān)門，晚上時間，試驗室門會不開，希望能讓試驗室的開放時間更長些。課程安排與電路試