ua741波形發(fā)生器電路

1）學(xué)習(xí)仿真軟件Multisim的使用方法；

2）學(xué)習(xí)、掌握時序電路的設(shè)計方法；

3）掌握常用電子元器件的使用方法；

具體設(shè)計要求：

1）用運(yùn)算放大器和分立元件實(shí)現(xiàn)生成正弦波、矩形波、三角波。

2）波形的幅值、頻率可調(diào)。

1）閱讀《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》相關(guān)內(nèi)容，了解集成運(yùn)算放大器的原理及功能；

2）熟悉集成運(yùn)算放大器741各引腳的功能；

3）熟悉穩(wěn)壓管02DZ4.7，1N5233B的使用方法

1）在Multisim集成環(huán)境中設(shè)計信號發(fā)生器，并完成其仿真；

2）在模塊化電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺上完成電路搭接與調(diào)試。

圖1 正弦波產(chǎn)生電路圖

圖2 正弦波振蕩電路原理圖

圖3 RC橋式正弦波振蕩電路

圖4 正弦波仿真結(jié)果

該電路采用的為文氏電橋振蕩電路，點(diǎn)擊運(yùn)行后可通過調(diào)節(jié)使電路快速起振，本電路中所設(shè)增量為0.1%，若波形產(chǎn)生失真，則可以再調(diào)小的值使其產(chǎn)生正弦波，若想改變電路的頻率，則可改變RC值，但需滿足=，

正弦波振蕩電路應(yīng)該具有放大、反饋、選頻和穩(wěn)幅等四個環(huán)節(jié)，才能使電路在沒有輸入信號激勵的情況下，靠自身激勵將某一頻率的信號形成一個穩(wěn)定的振蕩過程。在這個電路中，放大電路是由集成運(yùn)放和電阻、，組成，它們構(gòu)成了一個電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。放大電路的輸入信號從運(yùn)放的同相端輸入，所以放大電路的輸出電壓與輸入電壓同相，屬于同相電壓放大電路。

RC串聯(lián)和RC并聯(lián)組成了振蕩電路的反饋網(wǎng)絡(luò)。反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入取自于輸出電壓, 反饋量從RC串、并聯(lián)的連接點(diǎn)取出后，送給放大電路，從而使這個結(jié)構(gòu)滿足了正弦波振蕩電路的電路構(gòu)成要求。而這就是橋式正弦波振蕩電路的工作原理。

由電阻電容組成的串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對信號頻率的響應(yīng)是不均勻的，通過定量地分析反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)的頻率特性。可得出當(dāng)或時，就是在定性分析時提到的使和相位相同的那一個中間頻率，現(xiàn)在確定它由RC串并聯(lián)電路當(dāng)中的電阻和電容值決定。 通常把這個頻率就叫做正弦振蕩電路的振蕩頻率。而在眾多的信號頻率中，RC橋式振蕩電路只能對的信號完成振蕩，這就是RC串并聯(lián)電路的選頻作用。改變RC串并聯(lián)電路的電阻和電容值，即可改變電路的振蕩頻率。

圖5 矩形波產(chǎn)生電路圖

圖5 矩形波發(fā)生電路原理圖

圖6 輸出波形圖

在電路中，運(yùn)放的同相輸入端通過電阻，為運(yùn)放引入正反饋，正反饋的引入使輸出電平的轉(zhuǎn)換速度更快。在運(yùn)放的反相輸入端，通過電阻和電容C引入一個延時環(huán)節(jié)。由于和C是一個RC充放電電路，在電容上的電壓將隨著輸出電壓的變化而變化。

當(dāng)電路通電后，設(shè)運(yùn)放同相輸入端電位大于零。此時由于電容未充電，=0。即運(yùn)放同相輸入端電位高于反相輸入端電位，輸出電位與同相輸入端電位相同。在正反饋的作用下，輸出電壓很快達(dá)到穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓+。此時同相輸入端電位等于.令=。稱為正閾值電壓。與此同時，輸出電壓通過電阻向電容C開始充電，充電的結(jié)果是電容兩端電壓逐漸升高。當(dāng)電容兩端電壓達(dá)到正閾值電壓時，運(yùn)放的反相輸入端電位開始大于同相端輸入電位。此時，同相輸入端電位翻轉(zhuǎn)為-。令=-。稱為負(fù)閾值電壓。

此后，在一段時間內(nèi)電容C充滿的電荷開始通過電阻放電，放電時間常數(shù)仍為C。電容兩端電壓逐漸下降。當(dāng)電容兩端電壓達(dá)到負(fù)閾值電壓時，運(yùn)放的反相輸入端電位開始小于同相輸入端電位，運(yùn)放的輸出端由-翻轉(zhuǎn)稱為+。電容又重新開始充電過程。之后電容的充放電過程將周期轉(zhuǎn)換。因此，在電路的輸出端形成了隨時間周期變化的矩形波形。振蕩周期為，若想改變周期，則改變公式相對應(yīng)值即可。

圖7 矩形波轉(zhuǎn)換三角波電路圖

圖8 三角波發(fā)生電路原理圖

圖9 輸出波形圖

在實(shí)際電路中，一般是把基本電路中，兩個RC充放電延時環(huán)節(jié)合并成一個已簡化電路。它是將方波發(fā)生電路中的RC充放電回路用積分運(yùn)算電路來代替。電路的輸出通過電阻R1反饋到方波產(chǎn)生電路的同相輸入端，而其反相輸入端直接接地。

第一級運(yùn)放的同相輸入端電壓與積分電路的輸出電壓有關(guān)，同時也與自身的輸出電壓Uo1有關(guān)。而運(yùn)放A1包含有正反饋，其輸出電壓Uo1=Uz。這取決于運(yùn)放A1兩輸入端電平大小的比較。

設(shè)初態(tài)時從-躍變成為+，此時等于正的閾值電壓+，積分電路反向積分，隨時間的增長線性下降。當(dāng)輸出電壓下降到=-，再稍減小從+躍變成為-。此時，積分電路正向積分，隨時間的增長線性增大，同理一旦輸出電壓上升到=+，再稍增大，又發(fā)生躍變,回到初態(tài)，積分電路又開始反向積分。電路重復(fù)上述過程，因此產(chǎn)生自激振蕩。振蕩周期T=4R1R4C/R2。通過調(diào)節(jié)相應(yīng)值來改變周期。

4.4 整體部分

整體電路圖如圖10所示，通過示波器來監(jiān)測輸出波形的狀態(tài)。通過三個單刀單擲開關(guān)選擇波形的輸出

圖10 整體電路圖

圖11 原理框圖

（1）數(shù)字萬用表（UA78A）                                                        一塊。

（2）模擬電子實(shí)驗(yàn)板                                                   三塊。

（3）示波器                           一臺。

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