集成运放的非线性应用--方波三角波发生器.doc

集成运放的非线性应用-方波三角波发生器 一 、实验要求： 用集成运放TL072设计并制作一方波三角波发生器，要使输出频率为100Hz，方波幅值为6V6.5V，三角波幅值为方波的14；测出方波、三角波的波形、幅值及频率。二 、原理电路图1三 、原理分析及参数分析计算 在上图所示的电路中，第一级运放组成迟滞电压比较器，输出电压V01为对称的方波信号。第二级运放组成积分器，输出电压V0为三角波信号。设稳压管的稳压值为Vz，则电压比较器输出的高电平为+Vzz，低电平为Vz，由图1可得，A1同相端的电压为： 2.1由于此电压比较器的V=0，令V0，则可求得电压比较器翻转时的上、下门限电位分别为： 门限宽度为 2.2比较器输出V加到积分器的反相输人端，则反相积分器的输出电压为： 2.3当t=0时 2.4当t=t1时 2.5所以，方波和三角波的周期为 2.6频率为 由以上分析可知，改变Vz可改变输出电压Vo1,Vo： 改变R1/R2的比值，可改方波、三角波的周期或频率，同时影响三角波输出电压的幅度，但不影 响方波输出电压的幅度；改变R5和C，可改变频率，而不影响输出电压的幅度。由以上原理公式，选择R1=75K，R2=300K,R3=10K,R4=60K,R5=1M,C=0.01uF,R6=1M。，即三角波幅值为方波的14，=100Hz 。 可得出理论波形如图2：图2四 、实验测试步骤按照实验电路原理图在面包板上搭接实验线路。 确认线路连接无误后，按面包板上所接电路进行焊接，焊接完成后仔细检查确保无误。 对电路进行调试和测试，具体如下：将稳压电源12V接入芯片，用数字示波器测量输出电压和波形，记录数据于下表1中。五 、测试结果记录 （1）数据记录如表1：表1 方波三角波V01（V）f（Hz）V02（V）f（Hz）113.0102.03.36102.00.258212.692.593.4492.590.273312.892.593.3692590.262平均值12.895.733.3895.730.264（2）得到输出波形如图3图6：图3图4图5图6 六 、测试结果分析 测得方波平均幅值为6.4V，符合设计要求，而三角波的幅值约为方波幅值的0.264倍，与要求的0.25有5%的误差。测得输出频率为95.73Hz，与要求的相比有4.27%的误差。本次实验测量误差较大，误差的产生可能是由于电阻值不标准，外部也存在干扰。七 、设计总结经过此次实验设计，我深入理解了用集成运放组成方波三角波发生器的原理，即用第一级运放组成迟滞电压比较器，输出电压为对称的方波信号，第二级运放组成积分器，输出电压为三角波信号。调试过程也较顺利，电路成功地输出稳定的方波、三角波。八、元器件清单序号标号元件名称规格型号数量备注1R1电阻75K0.25W1个2R2电阻300K0.25W1 个3R3电阻10K0.25W1个4R4电阻68K0.25W1个5R5电阻100K0.25W2个6C1电容1041个7D1、D2稳压管6.2V2个8A1、A2