集成运放非线性应用及其在波形产生方面的实验

作者 Fabre Li 日期 2017-04-21
集成运放非线性应用及其在波形产生方面的实验

在模拟系统中,方波、三角波、正弦波、锯齿波等信号都可以用集成运放来事先。由于电路简单,频率和幅度易于调节,因而得到广泛的应用。其基本工作原理是根据振荡器的工作原理,采用正、负反馈相结合的方法,将一些线性和非线性原件与集成运放进行组合,构成不同波形产生电路。

实验目的

学会用集成运算放大器事先波形变换及波形产生。

可提供的实验资源

1.测量仪器
2.模拟电路通用实验板
3.电子线路实验箱(F007两只)
4.6V稳压二极管两只(2CW7E)

实验内容及要求

拓展命题

设计一个双运放方波-三角波发生器,要求输出频率 $f_{0}=10 kH_{z} \pm 10\%$,三角波输出幅度 $U_{pp}$ 大于3V。

实验路线与策略

拓展命题

方波-三角波发生器电路如下图所示。

方波-三角波发生器

运放 $A_{1}$ 构成迟滞比较器,运放 $A_{2}$ 构成积分器,其振荡频率为$$f_{0}=\frac{R_{2}}{4R_{P1}R_{P2}C}$$
二者形成闭环,构成一张弛振荡器,产生方波与三角波。三角波的频率可通过调 $R_{P2}$ 或改变电容 $C$ 来实现。
若要输出电压在某一范围内变化,可在运放 $A_{2}$ 输出端加一电位器,来调节三角波的输出电压。

[注意]:
a.积分电阻 $R_{P2}$ 的值一定不要太大,因为 $R_{P2}$ 是前级的负载,$R_{P2}$ 太小,会超出前级的负载能力,震荡将不正常。
b.三角波或锯齿波的幅度可通过调节 $R_{1}$ 和 $R_{P1}$ 的比值来控制。
c.运算放大器带宽和速度对电路性能的影响。在前面的实验中,假设运算放大器是理想的,在一定的条件下,这是正确的。但是当工作频率升高,运算放大器的带宽和压摆率的限制将会显现出来。

实验电路与波形图

实验电路仿真图

模拟波形图