信号产生与处理电路ppt课件.ppt

实验八信号产生与处理电路 一 实验目的二 预习要求三 基本原理四 实验内容五 实验设备与器材六 实验报告要求七 思考题 1 一实验目的 熟悉用运算放大器构成RC正弦波发生器的工作原理及电路组成形式 掌握比较器的电路组成特点 学习振荡电路 比较器的调整与测试方法 2 二预习要求 复习RC桥式正弦波振荡器的工作原理及电路组成形式 估算实验电路的振荡频率 复习电压比较器的工作原理及传输特性 了解过零比较器及滞回特性过零比较器的电路组成形式 分析R1 R2 D1 D2的改变对振荡器输出波形的影响 3 三实验原理 1 RC桥式正弦波振荡器 文氏电桥振荡器 从结构上来看 正弦波振荡器就是一个没有输入信号的正反馈放大器 其选频网络可以用R C元件组成 称为RC振荡器 一般用来产生1Hz 1MHz的低频信号 选频网络也可以用L C元件组成 称为LC振荡器 一般用来产生1MHz以上的高频信号 不论哪种振荡器 都必须满足产生持续振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件 本实验采用如图1所示的电路 运算放大器A1组成RC桥式正弦波振荡器 由图可见 具有选频特性的串联 R1C1 并联 R2C2 网络构成正反馈支路 接到运算放大器A1的同相输入端 负反馈支路仍接反相输入端 电位器RW1的作用是调节负反馈深度 以保证起振条件 电路中采用了匹配对接的两只二极管构成稳幅电路 以保证输出波形正负半周对称 4 图 5 R4的接入是为了削弱二极管的非线性影响 以改善波形失真 电路中集成运算放大器A1作为一个线性放大元件 工作在线性区 当电路中R1 R2 R C1 C2 C时 振荡频率 0 1 2 RC起振的幅值条件为RF R1 式中 RF RW1 R4 rd rd为二极管正向导通电阻 调整反馈电阻RF 调节RW1 使电路起振 且波形失真最小 如果不能起振 则说明负反馈太强 应适当增大RF 如波形失真严重 则应适当减小RF 改变选频网络的参数C或R 即可调节振荡频率 一般对电容C做频率切换 而对R作量程内频率细调 6 2 电压比较器图2 a 所示为一个最简单的电压比较器 在运算放大器的同相输入端加参考电压UR 反相端加输入电压Ui 当Ui UR时 输出低电平 DZ导通 U0 UD 低电位 当Ui UR时 输出高电平 DZ截止 U0 UD 高电位 因此 以参考电压UR为界 当输入电压Ui变化时 输出电压反映出两种状态 既高电位和低电位 且在UR附近翻转 图2 b 为输出电压与输入电压之间的传输特性曲线 7 图2 图2 8 常见的电压比较器有普通过零比较器 具有滞回特性的过零比较器 Schmitt触发器 双限比较器 窗口比较器 等 图1电路中 运算放大器A2是一个具有滞回特性的过零电压比较器 输入电压 即A1输出正弦信号 加到反相端 比较电压UR加在同相输入端 从图1可以看出 从输出端引一个电阻分压支路 R6 R7 到同相输入端 若输出电压U02改变状态 则U 端的电位也随着发生变化 使过零点离开原来位置 当U0为正值时 记为U0 有 9 四实验内容 1 测量正弦波振荡器输出电压的波形 频率和幅度 1 在模拟电路实验箱上按图1接好振荡器电路 检查无误后接通电源 2 调节RW1使电路振荡 3 测量输出电压的频率 幅度 并描绘波形 将结果填入表1中 10 2 观察选频网络元件对电路的影响 1 将R1 R2更换为20K 的电阻 测量输出电压U01的波形 频率和幅值 将结果填入表2中 2 将R1 R2更换为75K 的电阻 再次测量输出电压U01的波形 频率和幅值 将结果填入表2中 表1振荡器实验数据 11 3 观察稳幅电路的作用 1 接入和去掉D1 D2时 观察输出波形的变化情况 将结果记入表3 13 3中 2 表3稳幅电路波形 表2改变选频元件实验数据 12 4 研究比较器的工作原理 1 按图1接好A2电路 并将它与A1振荡器电路连在一起 表3稳幅电路波形 13 2 将比较器A2的U 端接地 此时电路为过零比较器 用双踪示波器观察U01和U02的波形 记录并比较之 3 断开U 端的接地线 并将U 端接R6 调节RW2使比较电压UR 0 此时的比较器为具有滞回特性的比较器电路 观察记录波形 读出回差电压UH的大小 4 缓慢调节RW2 观察波形变化 测量当UR 4V时的输出波形 记录波形并读出回差电压UH的值 14 五实验设备 双踪示波器1台数字函数发生器1台低频毫伏表1台模拟电路实验箱1个万用表1块 15 六实验报告要求 列表整理实验数据 分析实验结果 并将其与理论值比较 观察输出波形 绘出传输特性曲线 记录正弦信号发生器的起振 失真及最大不失真时的RW1值和最大不失真时的U01值 通过实验 分析RC的振幅条件 讨论二极管D1 D2的稳幅作用 16 七思考题 为什么在正弦波