|
方案一：可以按照方波——三角波——正弦波的順序來(lái)設(shè)計(jì)電路，其中，方波通過(guò)數(shù)電中的555 多諧振蕩電路來(lái)產(chǎn)生，方波到三角波為積分的過(guò)程，三角波到正弦波可以通過(guò)低通濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以利用差分放大器的傳輸非線性來(lái)實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)折現(xiàn)法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 方案二：主要是應(yīng)用集成運(yùn)放Ua741芯片，其芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由4個(gè)集成運(yùn)放所組成的通過(guò)RC電橋可產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)放大器構(gòu)成比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)方波的轉(zhuǎn)換，再通過(guò)積分電路完成構(gòu)建三角波。 方案一：此電路方案能實(shí)現(xiàn)基本要求和擴(kuò)展總分的功能，電路較簡(jiǎn)單。 方案二：555定時(shí)器所構(gòu)成的多謝振蕩器產(chǎn)生方波是一種很常用的信號(hào)發(fā)生器，具有很大的實(shí)用價(jià)值，價(jià)格低廉。555 多諧振蕩器的頻率很好計(jì)算和調(diào)節(jié)，輸出電壓幅值的改變可通過(guò)對(duì)555定時(shí)器的供電的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于占空比，已對(duì)原始的多諧振蕩器做了些許改動(dòng)，能達(dá)到50%的要求。固輸出的波形比較準(zhǔn)確；方波到三角波的轉(zhuǎn)化可通過(guò)積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；角波到正弦波可通過(guò)簡(jiǎn)單RC低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)也可通過(guò)折現(xiàn)法或者差分法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 函數(shù)發(fā)生器的總方案 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件 (如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器S101全部采用晶體管)，也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊8038)。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。 產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波—方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊取１菊n題采用先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法，RC正弦波振蕩電路、電壓比較器、積分電路共同組成的正弦波—方波—三角波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)方法，先通過(guò)RC正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，再通過(guò)電壓比較器產(chǎn)生方波，最后通過(guò)積分電路形成三角波。此電路具有良好的正弦波和方波信號(hào)。但經(jīng)過(guò)積分器電路產(chǎn)生的同步三角波信號(hào)，存在難度。原因是積分器電路的積分時(shí)間常數(shù)是不變的，而隨著方波信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度同時(shí)改變。若要保持三角波幅度不變，需同時(shí)改變積分時(shí)間常數(shù)的大小。由集成運(yùn)放構(gòu)成的正弦波、方波和三角波發(fā)生器有多種形式。
LM324系列 它是低成本的四路運(yùn)算放大器，具有真正的差分輸入。在單電源應(yīng)用中，它們與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器類型相比具有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。該四路放大器可以工作于低至3.0 V或高達(dá)32 V的電源電壓，靜態(tài)電流是MC1741的五分之一左右（每個(gè)放大器）。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因此在眾多應(yīng)用中無(wú)需外部偏置元器件。輸出電壓范圍也包括負(fù)電源電壓。 應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器可以更容易地在單電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的電路。例如，可直接操作的LM324系列，這是用來(lái)在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無(wú)需額外的±15V電源標(biāo)準(zhǔn)的5V電源電壓。 運(yùn)放類型:低功率 放大器數(shù)目:4 帶寬:1.2MHz 針腳數(shù):14 工作溫度范圍:0°C to +70°C 封裝類型:SOIC 3dB帶寬增益乘積:1.2MHz 變化斜率:0.5V/μs 器件標(biāo)號(hào):324 器件標(biāo)記:LM324AD 增益帶寬:1.2MHz 工作溫度最低:0°C 工作溫度最高:70°C 放大器類型:低功耗 溫度范圍:商用 電源電壓 最大:32V 電源電壓 最小:3V 芯片標(biāo)號(hào):324 表面安裝器件:表面安裝 輸入偏移電壓 最大:7mV 運(yùn)放特點(diǎn):高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算 邏輯功能號(hào):324 額定電源電壓, +:15V 1.短路保護(hù)輸出 2.真差動(dòng)輸入級(jí) 3.可單電源工作：3V-32V 4.低偏置電流：最大100nA 5.每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。 6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/font> 7.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源 8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列 9.輸入端具有靜電保護(hù)功能 lm324主要特性： 短路保護(hù)輸出
真正的差分輸入級(jí)
單電源供電：3.0 V至32 V（LM224、LM324、LM324A）
低輸入偏置電流：100 nA最大值（LM324A）
每個(gè)封裝有4個(gè)放大器
內(nèi)部補(bǔ)償
共模范圍擴(kuò)展至負(fù)電源
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳分配
輸入端的ESD鉗位提高了可靠性，且不影響器件工作
提供無(wú)鉛封裝 LM324四運(yùn)放的應(yīng)用 LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。 
每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-(-)為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反;Vi+(+)為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖2。[1] lm324反相交流放大器 電路見(jiàn)附圖。此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大，可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。電路無(wú)需調(diào)試。放大器采用單電源供電，由R1、R2組成1/2V+偏置，C1是消振電容。 
放大器電壓放大倍數(shù)Av僅由外接電阻Ri、Rf決定：Av=-Rf/Ri。負(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。按圖中所給數(shù)值，Av=-10。此電路輸入電阻為Ri。一般情況下先取Ri與信號(hào)源內(nèi)阻相等，然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定Rf。Co和Ci為耦合電容。[1] LM324同相交流放大器 見(jiàn)附圖。同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高。其中的R1、R2組成1/2V+分壓電路，通過(guò)R3對(duì)運(yùn)放進(jìn)行偏置。 
電路的電壓放大倍數(shù)Av也僅由外接電阻決定：Av=1+Rf/R4，電路輸入電阻為R3。R4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。[1] LM741/UA741 運(yùn)算放大器使用說(shuō)明及應(yīng)用 物理量的感測(cè)在一般應(yīng)用中，經(jīng)常使用各類傳感器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)，之后再由量測(cè)此電壓電流信號(hào)間接推算出物理量變化，以達(dá)成感測(cè)、控制的目的。但有時(shí)傳感器所輸出的電壓電流信號(hào)可能非常微小，以致信號(hào)處理時(shí)難以察覺(jué)其間的變化，故需要以放大器進(jìn)行信號(hào)放大以順利測(cè)得電流電壓信號(hào)，而放大器所能達(dá)成的工作不僅是放大信號(hào)而已，尚能應(yīng)用于緩沖隔離、準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、以及將電壓轉(zhuǎn)換為電流或電流轉(zhuǎn)換為電壓等用途�，F(xiàn)今放大器種類繁多，一般仍以運(yùn)算放大器。 本實(shí)驗(yàn)采用的集成運(yùn)放型號(hào)為μA741，引腳排列如圖7－1所示，它是八腳雙列直插式組件，②腳和③腳為反相和同相輸入端，⑥腳為輸出端，⑦腳和④腳為正、負(fù)電源端，①腳和⑤腳為失調(diào)調(diào)零端，①⑤腳之間可接入一只幾十KΩ的電位器并將滑動(dòng)觸頭接到負(fù)電源端。 ⑧腳為空腳。 μA741主要指標(biāo)測(cè)試 
μA741管腳圖 U0S、I0S測(cè)試電路 1）輸入失調(diào)電壓U0S 理想運(yùn)放組件，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，其輸出也為零。但是即使是最優(yōu)質(zhì)的集成組件，由于運(yùn)放內(nèi)部差動(dòng)輸入級(jí)參數(shù)的不完全對(duì)稱，輸出電壓往往不為零。這種零輸入時(shí)輸出不為零的現(xiàn)象稱為集成運(yùn)放的失調(diào)。 輸入失調(diào)電壓U0S 是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出端出現(xiàn)的電壓折算到同相輸入端的數(shù)值。 失調(diào)電壓測(cè)試電路如圖7－2所示。閉合開(kāi)關(guān)K1及K2，使電阻RB短接，測(cè)量此時(shí)的輸出電壓U01 即為輸出失調(diào)電壓，則輸入失調(diào)電壓 
實(shí)際測(cè)出的U01可能為正，也可能為負(fù)，一般在1～5mV，對(duì)于高質(zhì)量的運(yùn)放U0S在1mV以下。 測(cè)試中應(yīng)注意：a、將運(yùn)放調(diào)零端開(kāi)路。 b、要求電阻R1和R2，R3和RF的參數(shù)嚴(yán)格對(duì)稱。 2）輸入失調(diào)電流I0S 輸入失調(diào)電流I0S 是指當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，運(yùn)放的兩個(gè)輸入端的基極偏置電流之差， 
輸入失調(diào)電流的大小反映了運(yùn)放內(nèi)部差動(dòng)輸入級(jí)兩個(gè)晶體管β的失配度，由于IB1 ，IB2 本身的數(shù)值已很小（微安級(jí)），因此它們的差值通常不是直接測(cè)量的，測(cè)試電路如圖7－2所示，測(cè)試分兩步進(jìn)行 a、 閉合開(kāi)關(guān)K1及K2，在低輸入電阻下，測(cè)出輸出電壓U01 ， 如前所述，這是由輸入失調(diào)電壓U0S 所引起的輸出電壓。 b、斷開(kāi)K1及K2，兩個(gè)輸入電阻RB接入，由于RB 阻值較大，流經(jīng)它們的輸入電流的差異，將變成輸入電壓的差異，因此，也會(huì)影響輸出電壓的大小，可見(jiàn)測(cè)出兩個(gè)電阻RB接入時(shí)的輸出電壓U02 ，若從中扣除輸入失調(diào)電壓U0S 的影響，則輸入失調(diào)電流I0S 為  一般,I0S 約為幾十～幾百nA(10-9A)，高質(zhì)量運(yùn)放IOS低于1nA。 測(cè)試中應(yīng)注意：a、將運(yùn)放調(diào)零端開(kāi)路。 b、兩輸入端電阻RB必須精確配對(duì)。 3）開(kāi)環(huán)差模放大倍數(shù)Aud  集成運(yùn)放在沒(méi)有外部反饋時(shí)的直流差模放大倍數(shù)稱為開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，用Aud 表示。它定義為開(kāi)環(huán)輸出電壓U0與兩個(gè)差分輸入端之間所加信號(hào)電壓Uid 之比
按定義Aud 應(yīng)是信號(hào)頻率為零時(shí)的直流放大倍數(shù)，但為了測(cè)試方便，通常采用低頻（幾十赫芝以下）正弦交流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，難以直接進(jìn)行測(cè)量，故一般采用閉環(huán)測(cè)量方法。 Aud的測(cè)試方法很多，現(xiàn)采用交、直流同時(shí)閉環(huán)的測(cè)試方法，如圖7－3所示。 
Aud測(cè)試電路 被測(cè)運(yùn)放一方面通過(guò)RF、R1、R2完成直流閉環(huán)，以抑制輸出電壓漂移，另一方面通過(guò)RF和RS實(shí)現(xiàn)交流閉環(huán)，外加信號(hào)uS經(jīng)R1、R2分壓，使uid 足夠小，以保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，同相輸入端電阻R3應(yīng)與反相輸入端電阻R2相匹配，以減小輸入偏置電流的影響，電容C 為隔直電容。被測(cè)運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)為  通常低增益運(yùn)放Aud約為60～70db，中增益運(yùn)放約為80db，高增益在100db以上，可達(dá)120～140db。 測(cè)試中應(yīng)注意：a、測(cè)試前電路應(yīng)首先消振及調(diào)零。 b、被測(cè)運(yùn)放要工作在線性區(qū)。 c、輸入信號(hào)頻率應(yīng)較低，一般用50～100HZ ，輸出信號(hào)幅度應(yīng)較小，且無(wú)明顯失真。 4）共模抑制比CMRR 集成運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模電壓放大倍數(shù)AC之比稱為共模抑制比  共模抑制比在應(yīng)用中是一個(gè)很重要的參數(shù)，理想運(yùn)放對(duì)輸入的共模信號(hào)其輸出為零，但在實(shí)際的集成運(yùn)放中，其輸出不可能沒(méi)有共模信號(hào)的成分，輸出端共模信號(hào)愈小，說(shuō)明電路對(duì)稱性愈好，也就是說(shuō)運(yùn)放對(duì)共模干擾信號(hào)的抑制能力愈強(qiáng)，即CMRR愈大。CMRR的測(cè)試電路如圖7－4所示。 集成運(yùn)放工作在閉環(huán)狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)為  當(dāng)接入共模輸入信號(hào)Uic時(shí)，測(cè)得U0C，則共模電壓放大倍數(shù)為  得共模抑制比  
CMRR測(cè)試電路 測(cè)試中應(yīng)注意：a、消振與調(diào)零 b、R1與R2、R3與RF之間阻值嚴(yán)格對(duì)稱 c、輸入信號(hào)Uic 幅度必須小于集成運(yùn)放的最大共模輸入電壓范圍 Uicm 5） 共模輸入電壓范圍Uicm 集成運(yùn)放所能承受的最大共模電壓稱為共模輸入電壓范圍，超出這個(gè)范圍，運(yùn)放的CMRR會(huì)大大下降，輸出波形產(chǎn)生失真，有些運(yùn)放還會(huì)出現(xiàn)“自鎖”現(xiàn)象以及永久性的損壞。 Uicm的測(cè)試電路如圖7-5所示。 被測(cè)運(yùn)放接成電壓跟隨器形式，輸出端接示波器，觀察最大不失真輸出波形，從而確定Uicm值。 6） 輸出電壓最大動(dòng)態(tài)范圍UOPP 集成運(yùn)放的動(dòng)態(tài)范圍與電源電壓、外接負(fù)載及信號(hào)源頻率有關(guān)。測(cè)試電路如圖7－6所示。 改變uS幅度，觀察u0削頂失真開(kāi)始時(shí)刻，從而確定u0的不失真范圍，這就是運(yùn)放在某一定電源電壓下可能輸出的電壓峰峰值UOPP。 
Uicm測(cè)試電路 UOPP測(cè)試電路 LM339芯片 LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：1）失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2）電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；3）對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。 LM339集成塊采用C-14型封裝，外型及管腳排列如圖。由于LM339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司競(jìng)相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。 LM339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為門(mén)限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開(kāi)路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。 LM339應(yīng)用范圍 LM339可構(gòu)成 單限比較器、 遲滯比較器 、雙限比較器（窗口比較器） 、振蕩器等。 LM339還可以組成高壓數(shù)字邏輯門(mén)電路，并可直接與TTL、CMOS電路接口。
二極管1N4148 1N4148是一種小型的高速開(kāi)關(guān)二極管，開(kāi)關(guān)比較迅速，廣泛用于信號(hào)頻率較高的電路進(jìn)行單向?qū)ǜ綦x，通訊、電腦板、電視機(jī)電路及工業(yè)控制電路非常通用的一種高頻開(kāi)關(guān)二極管。包括DO35、LL34、SOD323、SOT23、0805封裝均有。 75V反向耐壓和150mA平均正向電流，非常適合一般場(chǎng)合做普通整流用。4pF的結(jié)電容和4nS的反向恢復(fù)時(shí)間足夠滿足多數(shù)場(chǎng)合使用。非常易于獲得，以及價(jià)格低廉，通用性極廣的一個(gè)小信號(hào)高頻二極管。 參數(shù) 二極管類型：高頻小信號(hào) 電流：正常正向電流 If:150mA ； 最大正向電流 Imax:300mA； 最大重復(fù)峰值電流Ifs:450mA 電壓：最大重復(fù)峰值電壓 Umax:100V； 最大連續(xù)反向電壓 Urrm:75V； 最大正向電壓 Uf :1V 時(shí)間：反向恢復(fù)時(shí)間 trr :4ns 功率：最大功耗 Ptot:500mW 封裝：玻璃封裝:SOD-27（DO-35） 針腳數(shù):2 外徑：1.85mm 外部長(zhǎng)度（高度）：4.25mm 結(jié)溫：最高結(jié)溫 Tj :200℃ 表面安裝器件：軸向引線 穩(wěn)壓管1N4745 1N4745穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電壓值是16V的。 1N4745穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)為： 1. 穩(wěn)定電壓：VZ=16V。 2. 穩(wěn)定電流：Izt=15.5mA。 3. 最大穩(wěn)定電流：Izm=57mA。 4. 耗散功率：1W。 電路分析 1、 RC橋式正弦波振蕩器（文氏電橋振蕩器） 圖11－1為R--C橋式正弦波振蕩器。其中RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時(shí)兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，R1、R2、RW及二極管等元件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器RW，可以改變負(fù)反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個(gè)反向并聯(lián)二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。D1、D2采用硅管（溫度穩(wěn)定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對(duì)稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。 電路的振蕩頻率 起振的幅值條件  ≥2 式中Rf＝RW＋R2＋（R3 // rD），rD — 二極管正向?qū)娮琛?/div> 調(diào)整反饋電阻Rf（調(diào)RW），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說(shuō)明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大Rf。如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減小Rf。 改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或 R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換，而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。 圖11－1 RC橋式正弦波振蕩器
2、方波發(fā)生器 由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波發(fā)生器和三角波發(fā)生器，一般均包括比較器和RC積分器兩大部分。圖11-2所示為由滯回比較器及簡(jiǎn)單RC 積分電路組成的方波—三角波發(fā)生器。它的特點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，但三角波的線性度較差。主要用于產(chǎn)生方波，或?qū)θ遣ㄒ蟛桓叩膱?chǎng)合。 電路振蕩頻率
式中 R1＝R1'＋RW' R2＝R2'＋RW" 方波輸出幅值 Uom＝±UZ 三角波輸出幅值
調(diào)節(jié)電位器RW（即改變R2／R1），可以改變振蕩頻率，但三角波的幅值也隨之變化。如要互不影響，則可通過(guò)改變Rf（或Cf）來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)節(jié)。 圖11－2 方波發(fā)生器
3、 三角波 如把滯回比較器和積分器首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，如圖11－3 所示，則比較器A1輸出的方波經(jīng)積分器A2積分可得到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動(dòng)翻轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。圖11－4為方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖。由于采用運(yùn)放組成的積分電路，因此可實(shí)現(xiàn)恒流充電，使三角波線性大大改善。
圖11-3 三角波、方波發(fā)生器 電路振蕩頻率  方波幅值 U′om＝±UZ 三角波幅值  調(diào)節(jié)RW可以改變振蕩頻率，改變比值  可調(diào)節(jié)三角波的幅值。 圖11－4 方波、三角波發(fā)生器輸出波形圖 原理圖 第三章 方案的實(shí)現(xiàn)RC橋式信號(hào)發(fā)生器的基本簡(jiǎn)介 RC正弦波振蕩電路是一種低頻振蕩電路，常用電阻和電容組成選頻回路，故這種結(jié)構(gòu)的振蕩電路成為RC振蕩器。 這種運(yùn)放正弦波振蕩器的工作不需要外加輸入信號(hào)。這種振蕩器就是利用正反饋和負(fù)反饋的某些組合把運(yùn)放驅(qū)動(dòng)到不穩(wěn)定的狀態(tài)，這樣，輸出就不斷的來(lái)回翻轉(zhuǎn)。振蕩的頻率和幅度是通過(guò)圍繞中心運(yùn)放的那些無(wú)源和有源元件共同設(shè)定的。運(yùn)放振蕩器被限制在頻譜的低頻區(qū)，因?yàn)檫\(yùn)放沒(méi)有足夠的帶寬，以實(shí)現(xiàn)高頻下的低相移。 RC振蕩器的基本組成 常見(jiàn)的RC振蕩電路是RC串、并聯(lián)式正弦波振蕩電路，又稱文氏電橋正弦波振蕩電路。電路由放大電路，RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成，電路部分由同相比例放大電路組成，放大電路的輸出電壓與輸入電壓同相，輸入信號(hào)放大后，再經(jīng)正反饋送回到輸入端。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，為此給電路加入穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，以穩(wěn)定輸出電壓。放大電路—由集成運(yùn)放和負(fù)反饋構(gòu)成，調(diào)節(jié)負(fù)反饋的深度可以改變負(fù)反饋的反饋系數(shù)，從而調(diào)節(jié)放大電路的閉環(huán)電壓增益，使電壓增益滿足振蕩的幅度條件。RC串并聯(lián)選頻電路—構(gòu)成正反饋，以產(chǎn)生自激振蕩，改變RC的值使電路輸出需要頻率的波形。~ 6 ~ 3.3 RC橋式振蕩電路的起振條件 因?yàn)榉糯箅娐返拈_(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)為A=U0/Ui反饋電路的反饋系數(shù)為F=Uf/U0當(dāng)Uf=Ui時(shí)，AF=1。因此自激振蕩的條件如下 （1）相位條件 反饋電壓Uf和輸入電壓Ui要相同，也就是說(shuō)，電路必須構(gòu)成正反饋，才能滿足相位平衡條件，電路才能自己振蕩。 （2）幅度條件 要有足夠的反饋量，使反饋電壓信號(hào)與輸入信號(hào)在數(shù)值上相等，才能夠維持振蕩，，即幅度條件為：|AF|=1 相位條件和幅度條件是產(chǎn)生自激振蕩必不可少的兩個(gè)條件。需要注意的是，在實(shí)際的振蕩電路中，并不是通過(guò)開(kāi)關(guān)起振的。由分析可以知道，為保證電路的起振，幅度條件必須滿足AF|>1。 2、集成運(yùn)放在使用時(shí)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題 1) 輸入信號(hào)選用交、直流量均可， 但在選取信號(hào)的頻率和幅度時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)放的頻響特性和輸出幅度的限制。 2) 調(diào)零。為提高運(yùn)算精度，在運(yùn)算前， 應(yīng)首先對(duì)直流輸出電位進(jìn)行調(diào)零，即保證輸入為零時(shí)，輸出也為零。當(dāng)運(yùn)放有外接調(diào)零端子時(shí)，可按組件要求接入調(diào)零電位器RW，調(diào)零時(shí)，將輸入端接地，調(diào)零端接入電位器RW，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓U0，細(xì)心調(diào)節(jié)RW，使U0為零（即失調(diào)電壓為零）。如運(yùn)放沒(méi)有調(diào)零端子，若要調(diào)零，可按圖所示電路進(jìn)行調(diào)零。 一個(gè)運(yùn)放如不能調(diào)零，大致有如下原因：① 組件正常，接線有錯(cuò)誤。② 組件正常，但負(fù)反饋不夠強(qiáng)（RF／R1 太大），為此可將RF短路，觀察是否能調(diào)零。③ 組件正常，但由于它所允許的共模輸入電壓太低，可能出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，因而不能調(diào)零。為此可將電源斷開(kāi)后，再重新接通，如能恢復(fù)正常，則屬于這種情況。④組件正常，但電路有自激現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行消振。⑤組件內(nèi)部損壞，應(yīng)更換好的集成塊。 (a) (b) 調(diào)零電路
3) 消振。一個(gè)集成運(yùn)放自激時(shí)，表現(xiàn)為即使輸入信號(hào)為零， 亦會(huì)有輸出，使各種運(yùn)算功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞器件。在實(shí)驗(yàn)中，可用示波器監(jiān)視輸出波形。為消除運(yùn)放的自激，常采用如下措施 ①若運(yùn)放有相位補(bǔ)償端子，可利用外接RC補(bǔ)償電路，產(chǎn)品手冊(cè)中有補(bǔ)償電路及元件參數(shù)提供。②電路布線、元、器件布局應(yīng)盡量減少分布電容。③在正、負(fù)電源進(jìn)線與地之間接上幾十μF的電解電容和0.01～0.1μF 的陶瓷電容相并聯(lián)以減小電源引線的影響。 第四章 仿真與分析第五章 測(cè)試第六章測(cè)試結(jié)果分析1.靜態(tài)調(diào)試 電路連接完成之后對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)和糾正涉及方案的不足之處。 在調(diào)試和測(cè)試之前對(duì)電路進(jìn)行檢查，對(duì)照原理圖按順序一一檢查，以免遺漏。以原件作為中心開(kāi)始檢查，把每個(gè)元器件的引腳依次檢查，看是否有接錯(cuò)線或漏接等問(wèn)題，用萬(wàn)用表適當(dāng)?shù)臋n位對(duì)線路進(jìn)行測(cè)試，觀察線路是否有短路或斷路等問(wèn)題，若出現(xiàn)問(wèn)題立刻進(jìn)行改進(jìn)。 2.動(dòng)態(tài)調(diào)試 為了保證效果，減少誤差，提高精度需注意：1.正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端。2.儀器的帶寬必須大于被測(cè)電路的帶寬。3.測(cè)量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠(yuǎn)大于被測(cè)處的等效阻抗。因?yàn)槿魷y(cè)量?jī)x器輸入阻抗小，3.時(shí)，測(cè)量點(diǎn)不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差大小也不同。5.調(diào)試過(guò)程中不但要認(rèn)真觀察和測(cè)量，還要記錄，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)方案。6.調(diào)試出現(xiàn)故障時(shí)要認(rèn)真查找故障原因，不要一遇到問(wèn)題就拆線重新安裝。 3.故障及誤差分析 1.測(cè)試電路觀測(cè)不到波形。原因分析：a.電路連接出現(xiàn)問(wèn)題，例如：導(dǎo)線短路，未接地線或者電源線等；b.芯片為不合格品；c.雜波干擾，導(dǎo)致波形不能正常輸出。解決方案：a.仔細(xì)檢查電路，可通過(guò)借助萬(wàn)用表等工具測(cè)試線路問(wèn)題；b.換另一塊合格芯片c.添加濾波電路濾除雜波。 2.頻率增大時(shí)，正弦波和方波幅度不變，三角波幅度明顯減小。原因分析：積分電路的積分時(shí)間常數(shù)通常是保持不變的，隨著方波信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度將同時(shí)改變。解決方案：改變積分時(shí)間常數(shù)的大小。同步減小C1或者Rw1，延長(zhǎng)積分時(shí)間。 3.三角波頂部或底部失真。原因分析：a.方波信號(hào)邊沿失真。b.積分電路時(shí)間常數(shù)選取不當(dāng)。解決方案：a.在方波信號(hào)輸出端增加穩(wěn)幅電路。b.改變積分時(shí)間常數(shù)的大小，或者選擇一大電阻（300K左右）與積分電容C1并聯(lián)，調(diào)節(jié)三角波線性度。 4.在方波及三角波正常輸出情況下，正弦波失真或輸出不正常。原因分析：a. 三極管連接錯(cuò)誤或三極管已壞，導(dǎo)致波形不能輸出；b.測(cè)試線連接錯(cuò)誤；c.滑動(dòng)變阻器未調(diào)節(jié)好。解決方案：a.取出三極管將工作正常的三極管重新焊接好；b.修改輸出線路c.利用相關(guān)工具調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使之處于正常輸出狀態(tài)。 5.在此通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和調(diào)試，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的正弦波、方波和三角波均存在不同程度的失真。為了改善頻率較大時(shí)方波產(chǎn)生的失真情況，采用高速率運(yùn)放或者減小正弦波的頻率來(lái)解決。為了改善三角波的失真情況，采用增大積分電阻R或者積分電容C，也可以采用減小方波的幅值，即在過(guò)零比較器的輸出端接雙向穩(wěn)壓管，限制輸出方波的幅度在一定范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)分析和改進(jìn)，完善了簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，改善了3種波形的失真情況。 4.實(shí)踐數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)中測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算值存在一定的偏差，產(chǎn)生偏差原因主要是因?yàn)閷?shí)際電路參數(shù)不可能完全與仿真參數(shù)一致。 雖然存在一定的誤差，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以近似對(duì)電路的特性做出表征，正弦振蕩電路中隨著可變電阻變化，正弦波輸出波形不斷發(fā)生變化，電路接入穩(wěn)壓二極管時(shí)，隨著可變電阻變換，達(dá)到穩(wěn)壓值波形幅度無(wú)法繼續(xù)增加，出現(xiàn)切頂切底的失真，去掉二極管時(shí)，波形幅度不斷增加，直至超出線性工作區(qū)而出現(xiàn)失真。 誤差分析：1.示波器，萬(wàn)用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差。2.測(cè)的紋波電壓時(shí)示波器造成的誤差。3.測(cè)得輸出電阻時(shí)接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成的誤差。
四、附件：原理圖 PCB圖、 
實(shí)物圖
完整的Word格式文檔51黑下載地址(文檔內(nèi)容都在上面了,內(nèi)容很混亂 大家還是別下載了)：
| 
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
