实验四波形发生器电路

实验四波形发生器电路一、实验目的和要求掌握信号发生器电路的Multisim仿真设计与分析方法。掌握正弦波发生器和非正弦波发生器电路结构与工作原理的不同，掌握振荡频率的计算方法，注意计算值与仿真结果的差别。重点掌握运算放大器组成的RC正弦波振荡器电路的电路结构与计算机仿真设计方法。二、实践内容或原理从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。若用R、C元件组成选频网络，就称为RC振荡器，一般用来产生1Hz〜1MHz的低频信号。图6.1为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RP及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器RP,可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管VD1、VD2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。VD1、VD2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。图6.1s运算放大器组成的RC桥式正弦波振荡器三、实验步骤分析图6.1所示的运算放大器组成的RC桥式正弦波振荡器电路的起振条件，计算出使电路起振的RP的值和振荡频率。电路的振荡频率f— ，其中R=R4=R5=10KQ，C=C]=C2=10nF。计算得TOC\o"1-5"\h\z02nRC 45 12f—1.591kHz。在振荡频率f0，F——。要起振，必须A>3,即o•R-3<U,也° 0 3 R+R1oF1就是要R>2R,其中R尸Rp+R2+（R3〃rD）,rD为二极管正向导通电阻。调整反馈电阻F 1 fP2 3DDR（调RP）,使电路起振，且波形失真最小。因为£—10k,R—R+15+（R//r）>20k,f 1 FP 3D而R//r—2.21k//r<2.21k,故R>2.8k。若不能起振，则说明负反馈太强，应适3D D P当加大Rf即加大R。如波形失真严重，则应适当减小Rf即减小R。f P f P调节RP使电路起振并使输出波形不失真，记录输出波形。用频率计测量此时的输出波形的频率，并和计算值比较。调节RP的值为30%，即3K,运行仿真，双击示波器，可以看见RC桥式正弦波振荡器的输出波形，从开始仿真到起振可以通过示波器观察到起振全过程。即首先把示波器面板中的V/Div调到较小位置，然后随着输出电压的增大逐渐将V/Div调到合适位置。仿真波形如图6.2所示。由图可知，电路起振且输出波形不失真。[WM|B/A[WM|B/AIA/BI时间通道」通道丄795.873ms1.227VSOO.673ms3,032V5.000msL.S55VMAMB边沿=七irr&i外部1比例I5忡比例11grfeB|oYfeS[o电平 [oac|oJdc" 氓AC|0|DC-|勿娄型正弦1标淮1自动1图6.2RP调节至30%处的输出仿真波形

将频率计连接至输出端，运行后记录输出波形的频率，如图6.3所示。改变选频网络的参数C或R,调节振荡频率。运行仿真记录输出波形的频率，并和计算值比较。改变C（即C1和C2）的值为5nF（一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调），计算得对应的输出正弦波频率为3.72KHZ。运行仿真，用频率计记录输出波形的频率，如图6.4所示。pF周期FDC槨骤率计NFUL灵敏度讥M刃触左电平