1、實驗十一 集成運算放大器的基本應用（） 波形發生器 一、實驗目的1、 學習用集成運放構成正弦波、方波和三角波發生器。2、 學習波形發生器的調整和主要性能指標的測試方法。二、實驗原理由集成運放構成的正弦波、方波和三角波發生器有多種形式，本實驗選用最常用的，線路比較簡單的幾種電路加以分析。1、 RC橋式正弦波振蕩器（文氏電橋振蕩器）圖111為RC橋式正弦波振蕩器。其中RC串、并聯電路構成正反饋支路，同時兼作選頻網絡，R1、R2、RW及二極管等元件構成負反饋和穩幅環節。調節電位器RW，可以改變負反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個反向并聯二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來實現穩幅。

2、D1、D2采用硅管（溫度穩定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負半周對稱。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RfRWR2（R3 / rD），rD 二極管正向導通電阻。調整反饋電阻Rf（調RW），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負反饋太強，應適當加大Rf。如波形失真嚴重，則應適當減小Rf。改變選頻網絡的參數C或 R，即可調節振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換，而調節R作量程內的頻率細調。圖111 RC橋式正弦波振蕩器2、方波發生器由集成運放構成的方波發生器和三角波發生器，一般均包括比較器和RC積分器兩大

3、部分。圖11-2所示為由滯回比較器及簡單RC 積分電路組成的方波三角波發生器。它的特點是線路簡單，但三角波的線性度較差。主要用于產生方波，或對三角波要求不高的場合。電路振蕩頻率 式中R1R1RW R2R2RW 方波輸出幅值 UomUZ三角波輸出幅值調節電位器RW（即改變R2R1），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，則可通過改變Rf（或Cf）來實現振蕩頻率的調節。圖112 方波發生器3、三角波和方波發生器如把滯回比較器和積分器首尾相接形成正反饋閉環系統，如圖113 所示，則比較器A1輸出的方波經積分器A2積分可得到三角波，三角波又觸發比較器自動翻轉形成方波，這樣即可構成三

4、角波、方波發生器。圖114為方波、三角波發生器輸出波形圖。由于采用運放組成的積分電路，因此可實現恒流充電，使三角波線性大大改善。 圖11-3 三角波、方波發生器電路振蕩頻率 方波幅值 UomUZ三角波幅值 調節RW可以改變振蕩頻率，改變比值可調節三角波的幅值。圖114方波、三角波發生器輸出波形圖三、實驗設備與器件1、12V直流電源 2、雙蹤示波器3、交流毫伏表 4、頻率計5、集成運算放大器 A7412 6、二極管 IN41482 7、 穩壓管 2CW2311 電阻器、電容器若干。四、實驗內容1、 RC橋式正弦波振蕩器按圖111連接實驗電路。1)接通12V電源，調節電位器RW，使輸出波形從無到有

5、，從正弦波到出現失真。描繪uO的波形，記下臨界起振、正弦波輸出及失真情況下的RW值，分析負反饋強弱對起振條件及輸出波形的影響。2)調節電位器RW，使輸出電壓uO幅值最大且不失真，用交流毫伏表分別測量輸出電壓UO、反饋電壓U+和U-，分析研究振蕩的幅值條件。3) 用示波器或頻率計測量振蕩頻率fO，然后在選頻網絡的兩個電阻R上并聯同一阻值電阻，觀察記錄振蕩頻率的變化情況， 并與理論值進行比較。4) 斷開二極管D1、D2，重復2)的內容，將測試結果與2)進行比較，分析D1、D2的穩幅作用。*5) RC串并聯網絡幅頻特性觀察將RC串并聯網絡與運放斷開，由函數信號發生器注入3V左右正弦信號，并用雙蹤示波

6、器同時觀察RC串并聯網絡輸入、輸出波形。保持輸入幅值（3V）不變，從低到高改變頻率，當信號源達某一頻率時，RC串并聯網絡輸出將達最大值（約1V），且輸入、輸出同相位。此時的信號源頻率 2、方波發生器按圖112連接實驗電路。1)將電位器RW調至中心位置，用雙蹤示波器觀察并描繪方波uO及三角波uC的波形（注意對應關系），測量其幅值及頻率，記錄之。2)改變RW動點的位置，觀察uO、uC幅值及頻率變化情況。把動點調至最上端和最下端，測出頻率范圍，記錄之。3)將RW恢復至中心位置，將一只穩壓管短接，觀察uO波形，分析DZ的限幅作用。3、三角波和方波發生器按圖113連接實驗電路。1)將電位器RW調至合適位

7、置，用雙蹤示波器觀察并描繪三角波輸出u0及方波輸出uO，測其幅值、頻率及RW值，記錄之。2)改變RW的位置，觀察對uO、uO幅值及頻率的影響。3)改變R1(或R2)， 觀察對uO、uO幅值及頻率的影響。五、實驗總結1、 正弦波發生器1)列表整理實驗數據，畫出波形，把實測頻率與理論值進行比較2)根據實驗分析RC振蕩器的振幅條件3)討論二極管D1、D2的穩幅作用。2、 方波發生器1)列表整理實驗數據，在同一座標紙上，按比例畫出方波和三角波的波形圖（標出時間和電壓幅值）。2)分析RW變化時，對uO波形的幅值及頻率的影響。 3)討論DZ的限幅作用。3、 三角波和方波發生器1)整理實驗數據，把實測頻率與

8、理論值進行比較。2)在同一坐標紙上，按比例畫出三角波及方波的波形，并標明時間和電壓幅值。3)分析電路參數變化（R1，R2和RW）對輸出波形頻率及幅值的影響。六、預習要求1、 復習有關RC正弦波振蕩器、三角波及方波發生器的工作原理，并估算圖111、112、113電路的振蕩頻率。2、 設計實驗表格3、 為什么在RC正弦波振蕩電路中要引入負反饋支路？為什么要增加二極管D1和D2？它們是怎樣穩幅的？4、 電路參數變化對圖112、113產生的方波和三角波頻率及電壓幅值有什么影響？（或者：怎樣改變圖112、113電路中方波及三角波的頻率及幅值？）5、 在波形發生器各電路中，“相位補償”和“調零”是否需要？

9、為什么？6、 怎樣測量非正弦波電壓的幅值？實驗十二RC正弦波振蕩器 一、實驗目的 1、 進一步學習RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件 2、 學會測量、調試振蕩器 二、實驗原理從結構上看，正弦波振蕩器是沒有輸入信號的，帶選頻網絡的正反饋放大器。若用R、C元件組成選頻網絡，就稱為RC 振蕩器， 一般用來產生1Hz1MHz的低頻信號。 1、 RC移相振蕩器 電路型式如圖121所示,選擇RRi。圖121 RC移相振蕩器原理圖 振蕩頻率 起振條件 放大器A的電壓放大倍數29 電路特點 簡便，但選頻作用差，振幅不穩，頻率調節不便，一般 用于頻率固定且穩定性要求不高的場合。 頻率范圍 幾赫數十千赫。 2、

10、RC串并聯網絡（文氏橋）振蕩器 電路型式如圖122所示。 振蕩頻率 起振條件 |3電路特點 可方便地連續改變振蕩頻率，便于加負反饋穩幅，容易得到良好的振蕩波形。圖122 RC串并聯網絡振蕩器原理圖 3、 雙T選頻網絡振蕩器電路型式如圖123所示。圖123 雙T選頻網絡振蕩器原理圖振蕩頻率 起振條件 |1電路特點 選頻特性好，調頻困難，適于產生單一頻率的振蕩。 注：本實驗采用兩級共射極分立元件放大器組成RC正弦波振蕩器。 三、實驗設備與器件 1、 12V 直流電源 2、 函數信號發生器 3、 雙蹤示波器 4、 頻率計 5、 直流電壓表 6、 3DG122 或 90132 電阻、電容、電位器等 四

11、、實驗內容 1、 RC串并聯選頻網絡振蕩器(1) 按圖124組接線路圖124 RC串并聯選頻網絡振蕩器 (2) 斷開RC串并聯網絡，測量放大器靜態工作點及電壓放大倍數。 (3) 接通RC串并聯網絡，并使電路起振，用示波器觀測輸出電壓uO波形，調節Rf使獲得滿意的正弦信號，記錄波形及其參數。 (4) 測量振蕩頻率，并與計算值進行比較。(5) 改變R或C值，觀察振蕩頻率變化情況。(6) RC串并聯網絡幅頻特性的觀察將RC串并聯網絡與放大器斷開，用函數信號發生器的正弦信號注入RC串并聯網絡，保持輸入信號的幅度不變（約3V），頻率由低到高變化，RC串并聯網絡輸出幅值將隨之變化，當信號源達某一頻率時，R

12、C串并聯網絡的輸出將達最大值（約1V左右）。且輸入、輸出同相位，此時信號源頻率為 2、 雙T選頻網絡振蕩器 (1) 按圖125組接線路 (2) 斷開雙T網絡，調試T1管靜態工作點，使UC1為67V。 (3) 接入雙T網絡，用示波器觀察輸出波形。若不起振，調節RW1，使電路起振。 (4) 測量電路振蕩頻率，并與計算值比較。圖125 雙T網絡RC正弦波振蕩器 * 3、 RC移相式振蕩器的組裝與調試(1) 按圖126組接線路 (2) 斷開RC移相電路，調整放大器的靜態工作點，測量放大器電壓放大倍數。 (3) 接通RC移相電路，調節RB2使電路起振，并使輸出波形幅度最大，用示波器觀測輸出電壓uO波形，同時用