信號(hào)發(fā)生器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握集成運(yùn)算放大器的使用方法，加深對(duì)集成運(yùn)算放大器工作原理的理解。 2、掌握用運(yùn)算放大器構(gòu)成波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。 3、掌握波形發(fā)生器電路調(diào)試和制作方法 。二、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)波形發(fā)生電路，可以同時(shí)輸出正弦、方波、三角波三路波形信號(hào)。三、具體要求 （1）可以同時(shí)輸出正弦、方波、三角波三路波形信號(hào)，波形人眼觀察無(wú)失真。 （2）利用一個(gè)按鈕，可以切換輸出波形信號(hào)。 （3）頻率為12KHz 連續(xù)可調(diào)，波形幅度不作要求。 （4）可以自行設(shè)計(jì)并采用除集成運(yùn)放外的其他設(shè)計(jì)方案 （5）正弦波發(fā)生器要求頻率連續(xù)可調(diào)，方波輸出要有限幅環(huán)節(jié)，積分電路要保證電路不出現(xiàn)積分飽和失真。四、設(shè)計(jì)思路 基本功能：首先采用RC橋式正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)整形電路(比較器)將正弦波變換成方波，通過(guò)幅值控制和功率放大電路后由積分電路將方波變成三角波,最后通過(guò)切換開(kāi)關(guān)可以同時(shí)輸出三種信號(hào)。五、具體電路設(shè)計(jì)方案 、RC橋式正弦波振蕩器如左圖1所示，正弦波振蕩器采用RC橋式振蕩器產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號(hào)。J1a、J1b、J2a、J2b為頻率粗調(diào)，通過(guò)J1 J2 切換三組電容，改變頻率倍率。RP1采用雙聯(lián)線性電位器50k，便于頻率細(xì)調(diào)，可獲得所需要的輸出頻率。RP2 采用200k的電位器，調(diào)整RP2可改變電路Af 大小，使得電路滿足自激振蕩條件，另外也可改變正弦波失真度，同時(shí)使正弦波趨于穩(wěn)定。下圖2為起振波形。圖1 圖2電路的振蕩頻率為：將電阻12k，62k及電容100n，22n，4.4n分別代入得頻率調(diào)節(jié)范圍為：24.7Hz127.6Hz，116.7Hz603.2Hz，583.7Hz3015Hz。因?yàn)榈蜋n的最高頻率高于高檔的最低頻率，所以符合實(shí)驗(yàn)中頻率連續(xù)可調(diào)的要求。RP2 R4 R13 組成負(fù)反饋支路，作為穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。R13與D1、D2并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)振蕩幅度的自動(dòng)穩(wěn)定。D1、D2采用1N4001二極管。在multisim軟件仿真時(shí)，調(diào)節(jié)電位器25%35%時(shí)能夠起振。電路起振條件：，代入數(shù)據(jù)解得方波發(fā)生器由正弦波振蕩器產(chǎn)生的一定頻率的正弦信號(hào)經(jīng)過(guò)比較器產(chǎn)生一同頻率的方波。如圖3。電路輸出端引入的限流電阻R6 和兩個(gè)背靠背的穩(wěn)壓管D3、D4（采用1N4734）組成雙向限幅電路。UA741在這里實(shí)際上是一個(gè)電壓比較器，當(dāng)輸入電壓比基準(zhǔn)電壓高時(shí)，輸出高電平，當(dāng)輸入電壓比基準(zhǔn)電壓低時(shí)，輸出低電平，輸出端輸出與輸入同頻率的方波。 圖3 圖4比例運(yùn)算放大電路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)J5的作用是通過(guò)開(kāi)關(guān)切換與比例運(yùn)算放大電路連接，輸出一定幅度的正弦波或方波。通過(guò)調(diào)節(jié)RP3（200k）調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，。如圖4所示。在multisim軟件仿真時(shí)，當(dāng)RP3 調(diào)節(jié)到50%時(shí)，（計(jì)算結(jié)果=10.033）放大前信號(hào)（左圖5）與放大后信號(hào)（右圖6）如下圖所示。 圖5 圖6兩幅圖所占格數(shù)基本一致，左圖中每格代表10v，右圖中每格則代表100v，則此時(shí)信號(hào)約被放大了10倍。三角波發(fā)生器被放大后的方波信號(hào)通過(guò)積分電路既可得到三角波。>> tmtm是充電至飽和時(shí)間，如此選擇參數(shù)可以保證電路不出現(xiàn)積分飽和失真，符合設(shè)計(jì)要求。 將J公共端接到示波器上，當(dāng)J5與J狀態(tài)均處于上圖狀態(tài)時(shí)，輸出的是正弦波，當(dāng)撥下J5 但J狀態(tài)如上圖時(shí)，輸出的是方波，當(dāng)同時(shí)撥下J5與J時(shí)，輸出的是三角波?？傠娐穲D如下圖所示：六、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及內(nèi)容： 1按照原理計(jì)算參數(shù)，確定選用電容電阻的參數(shù) 2按照原理圖用multisim進(jìn)行仿真 3按照電路圖在電子實(shí)驗(yàn)箱中連線，進(jìn)行測(cè)試 4按照電路圖焊電路板 5對(duì)焊好的電路板進(jìn)行測(cè)試：觀察波形及記下實(shí)際可調(diào)頻率，并進(jìn)行誤差分析。 觀察到的波形如下圖所示： 實(shí)測(cè)頻率為： 23.5 Hz 124.2 Hz，113 Hz595 Hz,，562Hz2870Hz七、數(shù)據(jù)處理分析1波形均未失真,符合設(shè)計(jì)要求2頻率實(shí)測(cè)值與理論值的比較低檔中檔高檔minmaxminmaxminmax實(shí)測(cè)值23.5124.21135955622870理論值24.7127.6116.7603.2583.73015相對(duì)誤差4.86%2.66%3.17%1.36%3.72%4.81%由上表可知，實(shí)測(cè)頻率均比理想頻率小,當(dāng)仍符合低檔的最高頻率高于高檔的最低頻率，所以符合實(shí)驗(yàn)中頻率連續(xù)可調(diào)的要求。 出現(xiàn)誤差的可能原因有：1）電容和電阻實(shí)際值和標(biāo)值不完全一致，可能偏大。2）導(dǎo)線有微小阻抗，導(dǎo)致電路中阻抗增大。八、所用元器件列表名稱數(shù)量uA7414雙聯(lián)線性電位器50k1電位器200k2穩(wěn)壓二極管1N47322二極管1N40012撥動(dòng)開(kāi)關(guān)6電阻14電容9九、所用芯片介紹 uA741（單運(yùn)放）是高增益運(yùn)算放大器，用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。這類單片硅集成電路器件提供輸出短路保護(hù)和閉鎖自由運(yùn)作。 芯片引腳和工作說(shuō)明：1和5為偏置(調(diào)零端)，2為正向輸入端，3為反向輸入端，4接地，6為輸出，7接電源 8空腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：十、收獲和體會(huì)： 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)充分認(rèn)識(shí)到思考問(wèn)題的重要性，碰到問(wèn)題時(shí)要冷靜分析電路圖，實(shí)驗(yàn)與理論的結(jié)合才能更好的完成設(shè)計(jì)。又通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)電路到焊接以及到最后調(diào)試都是慢慢摸索，認(rèn)真思考，團(tuán)結(jié)合作，學(xué)到了很多知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。