深圳大学实验报告课程名称：模拟电子技术实验项目名称：波形发生电路（实验四）学院：物理与光电工程学院专业：授课教师：实验指导教师：学号：报告人：实验时间：实验报告提交时间：教务处制
深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 模拟电子技术 实验项目名称： 波形发生电路（实验四） 学院： 物 理 与 光 电 工 程 学 院 专业： 授课教师： 实验指导教师： 报告人： 学号： 实验时间： 实验报告提交时间： 教务处制
实验四集成运算放大器的基本应用（Ⅱ）一波形发生器—一、实验目的（1）学习用集成运算放大器构成正弦波形、方波和三角波发生器。（2）学习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1、示波器；2、毫伏表；3、函数信号发生器；4、万用表；5、直流稳压电源；6、集成运算放大器UA741：7、电阻器、电容器、二极管若干只。三、实验原理由集成运算放大器构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用地最常用的线路比较简单的几种电路加以分析。1、RC桥式正弦波振荡器（文氏桥振荡器）图4-1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、Rpl及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器Rpl，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。DI、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。R4的接入是为了消弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。R42kDI 1N4148NRp122kN4148+12VCR1UoA10k15k10nFR2C151.10nl图4-1RC桥式正弦波振荡器1电路的振荡频率f。=2元RCRLz2起振的幅值条件R,式中：Rf=RP+(R4//rD),rD为二极管正向导通电阻。调整反馈电阻Rf（调R）电路起振，且波形失真最小。如不能起振，应适当
实验四 集成运算放大器的基本应用（Ⅱ） —波形发生器— 一、实验目的 （1）学习用集成运算放大器构成正弦波形、方波和三角波发生器。 （2）学习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 1、示波器； 2、毫伏表； 3、函数信号发生器 ； 4、万用表； 5、直流稳压电源； 6、集成运算放大器 UA741； 7、电阻器、电容器、二极管若干只。 三、实验原理 由集成运算放大器构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选 用地最常用的线路比较简单的几种电路加以分析。 1、RC 桥式正弦波振荡器（文氏桥振荡器） 图 4–1 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、Rp1 及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器 Rp1, 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。R4 的接入是为了消 弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。 图 4–1 RC 桥式正弦波振荡器 电路的振荡频率 RC f 2 1 0 = 起振的幅值条件 2 1 R Rf 式中：Rf = RP+(R4∥rD),rD 为二极管正向导通电阻。 调整反馈电阻 Rf（调 Rp）,电路起振，且波形失真最小。如不能起振，应适当 Rp 10k + Δ ∞ R4 2 k R1 10k R2 15k 6 Uo 7 4 2 3 1 5 Rp1 22k C1 10nF R3 15k C2 10nF -1 2 V +12 V D1 1 N41 4 8 D2 1 N41 4 8
加大Rr如波形失真严重，则说明负反馈太强，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。2、方波发生器由集成运算放大器构成方波器和三角波器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。图4-2所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波-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，或对三角波形要求不高的场合。Rf20k+12V7908Rs 2kMRI'Rp10k10kRP-12VoRp22k本2VRP-LCI-10nFR2'10k图4-2方波-三角波发生器1电路振荡频率f。：2R,C, h(1+2R)R,式中R1=R1’+RP'R2=R2'+RP"。方波幅值Uo=士UzR2UT三角波幅值Uo=R, + R,调节电位器Rp（即改变R2/Ri），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也之变化，如果互不影响，则可通过改变Rr或Ct)来实现振荡频率的调节。四、实验内容及方法1、RC桥式正弦振荡器按图4-1连接实验电路。实验步骤如下：（1）接通土12电源，调节电位器Rpl.使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。描绘uo波形；记录临界起振、正弦波输出及失真情况下的Rpl值；分析负反馈强弱对起振条件及波形的影响。（2）调节位器Rpl，使输出电压U。幅值最大且不失真，用示波器分别测量输出电压U。、反馈电压U+（即第3引脚电压）和U.（即第2引脚电压），分析研究振荡的幅值条件（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
加大 Rf;如波形失真严重，则说明负反馈太强，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。 2、方波发生器 由集成运算放大器构成方波器和三角波器，一般均包括比较器和 RC 积分器两 大部分。图 4–2 所示为由滞回比较器及简单 RC 积分电路组成的方波–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 三角波形要求不高的场合。 图 4–2 方波–三角波发生器 电路振荡频率 ) 2 2 ln(1 1 1 2 1 0 R R R C f f + = 式中 R1=R1’+RP’,R2=R2’+RP’’。 方波幅值 Uo=±Uz 三角波幅值 Uo= UZ R R R 1 2 2 + 调节电位器 RP (即改变 R 2／R1)，可以改变振荡频率，但三角波的幅值也之 变化，如果互不影响，则可通过改变 Rf(或 Cf)来实现振荡频率的调节。 四、实验内容及方法 1、RC 桥式正弦振荡器 按图 4–1 连接实验电路。实验步骤如下： （1）接通±12 电源，调节电位器 Rp1,使输出波形从无到有，从正弦波到出现 失真。描绘 uo 波形；记录临界起振、正弦波输出及失真情况下的 Rp1 值；分析负 反馈强弱对起振条件及波形的影响。 （2）调节位器 Rp1，使输出电压 Uo 幅值最大且不失真，用示波器分别测量输 出电压 Uo、反馈电压 U+ (即第 3 引脚电压)和 U- (即第 2 引脚电压)，分析研究振 荡的幅值条件。 （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 Rp 10k + Δ ∞ Rf 20k R2' 10k 6 U o 7 4 2 3 1 5 Rp1 22k C1 10nF R1' 10k -1 2 V +12 V D 3 6.2 V Rs 2 k Uc RP' RP
联同一值的电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。（4）断开二极管DI、D2.重复（2）的内容，将测试结果与（2）进行比较，并分析D1、D2的稳幅作用。（5）RC串联网络幅频特性观察将RC串并联网络与运放断开，由函数信号发生器注入3V左右的正弦信号，并用双踪示波器同时观察RC串并联网络输入、输出波形。保持输入幅值（3V）不变，从低到高改变频率，信号源达某一频率时，RC串并联网络输出将达最大1值（约1V），且输入、输出同相位。此时的信号源频率f=f。=（选做）。2元RC2、方波发生器按图4-2连接实验电路。步骤如下：（1）将电位器Rpl调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘出方波U。及三角波U的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率，并记录之。（2）改变Rpl动点的位置，观察Uo、U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。（3）将Rpl恢复至中心位置，将稳压管D3断开，观察Uo波形，分析D3限幅作用。五、实验总结1、正弦波发生器（1）列表整理实验数据，画出波形，把实测频率与理论值进行比较。（2）根据实验分析RC振荡器的振幅条件。（3）讨论二极管D1、D2的稳幅作用。2、方波发生器（1）列表整理实验数据，在同一张坐标纸上，按比例画出方波和三角波图，并标出时间和电压幅值。（2）分析Rp1变化时，对U。波形的幅值及频率影响。（3）讨论D3的限幅作用
联同一值的电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。 （4）断开二极管 D1、D2,重复（2）的内容，将测试结果与（2）进行比较，并 分析 D1、D2 的稳幅作用。 （5）RC 串联网络幅频特性观察 将 RC 串并联网络与运放断开，由函数信号发生器注入 3V 左右的正弦信号， 并用双踪示波器同时观察 RC 串并联网络输入、输出波形。保持输入幅值（3V） 不变，从低到高改变频率，信号源达某一频率时，RC 串并联网络输出将达最大 值（约 1V），且输入、输出同相位。此时的信号源频率 RC f f 2 1 = 0 = （选做）。 2、方波发生器 按图 4–2 连接实验电路。 步骤如下： （1）将电位器 Rp1 调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘出方波 Uo 及三角 波 Uc 的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率，并记录之。 （2）改变 Rp1 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。 （3）将 Rp1 恢复至中心位置，将稳压管 D3 断开，观察 Uo 波形，分析 D3 限 幅作用。 五、实验总结 1、正弦波发生器 （1）列表整理实验数据，画出波形，把实测频率与理论值进行比较。 （2）根据实验分析 RC 振荡器的振幅条件。 （3）讨论二极管 D1、D2 的稳幅作用。 2、方波发生器 （1）列表整理实验数据，在同一张坐标纸上，按比例画出方波和三角波图， 并标出时间和电压幅值。 （2）分析 Rp1 变化时，对 Uo 波形的幅值及频率影响。 （3）讨论 D3 的限幅作用
实验过程与结果记录：要求：如实记录实验过程和验结果，数据表格、图像应有相应的文字说明
实验过程与结果记录： 要求：如实记录实验过程和验结果，数据表格、图像应有相应的文字说明
实验结果分析及思考题：要求：对实验结果进行计算和分析，回答实验讲义或实验现场遇到的思考题
实验结果分析及思考题： 要求：对实验结果进行计算和分析，回答实验讲义或实验现场遇到的思考题
实验收获：要求：简要阐述实验的收获，或对实验提出自己的意见和建议指导教师批阅意见：（在相应栏目中打V）评预习情况实验过程报告撰写价总体掌握实验实验动手能力和实验结果实验结论及等评价原理和实态度记录及处团队协作能力思考题回答情况级验要求理情况好中差成绩评定：指导教师签字：年月日备注：注意事项：实验过程与结果记录、实验结果分析及思考题两项应实事求是按照实验过程的具体操作、实验观察到的现象以及记录的数据或图像撰写，对实验结果进行适当的分析，并回答实验讲义上的思考题和指导教师现场提出的思考题
实验收获： 要求：简要阐述实验的收获，或对实验提出自己的意见和建议。 指导教师批阅意见：（在相应栏目中打 ） 评 价 等 级 预习情况 实验过程 报告撰写 总体 评价 掌握实验 原理和实 验要求 实验 态度 动手能力和 团队协作能力 实验结果 记录及处 理情况 实验结论及 思考题回答情况 好 中 差 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日 备注： 注意事项： 实验过程与结果记录、实验结果分析及思考题两项应实事求是按照实验过程的具体操作、 实验观察到的现象以及记录的数据或图像撰写，对实验结果进行适当的分析，并回答实验 讲义上的思考题和指导教师现场提出的思考题