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二、试验原理
三、试验设备和器件
五、试验内容与规定
四、实 验 题目
六、预习规定及思考题
波形产生电路的设计试验
一 试验目的
1．通过试验掌握由运算放大器构成正弦波振荡电路的原理与设计措施。
2．通过试验掌握由运算放大器构成方波和三角波振荡电路的原理与设计措施。
3．通过试验理解函数信号发生器的调整和重要性能指标的测试措施。
二 试验原理
1．函数信号产生方案
对于函数信号产生电路，有多种实现方案，如模拟电路实现方案、数字电路实现方案(如DDS方式)、模数结合的实现方案等。
模拟电路的实现方案：
是指所有采用模拟电路的方式，以实现信号产生电路的所有功能，本试验的函数信号产生电路采用全模拟电路的实现方案。对于波形产生电路的模拟电路的实现方案，也有几种电路方式可供选择。本试验选用最常用的，线路比较简单的电路加以分析。如用正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比较器产生方波，再通过积分电路产生三角波，其电路框图如图1所示。
图1模拟电路实现方案框图
2．R C桥式正弦振荡电路
RC桥式正弦振荡电路如图2所示。其中R1、C1和R2、C2为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。
R3、RW及R4构成负反馈网络，调整RW可变化负反馈的反馈系数，从而调整放大电路的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。
图2 R C桥式正弦振荡电路
为了使振荡幅度稳定，一般在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自动调整负反馈放大电路的增益，从而维持输出电压幅度的稳定。图中的两个二极管D1，D2便是稳幅元件。当输出电压的幅度较小时，电阻R4两端的电压低，二极管D1、D2截止，负反馈系数由R3、RW及R4决定；当输出电压的幅度增长到一定程度时，二极管D1、D2在正负半周轮番工作，其动态电阻与R4并联，使负反馈系数加大，电压增益下降。输出电压的幅度越大，二极管的动态电阻越小，电压增益也越小，输出电压的幅度保持基本稳定。
图2 R C桥式正弦振荡电路
图2 R C桥式正弦振荡电路
当：R1=R2=R，C1=C2=C时
电路的振荡频率 ：
起振的幅值条件 ：
为了维持振荡输出，必须让
为了保证电路起振，
调整电阻RW （即变化了反馈R f ），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则阐明负反馈太强，应合适加大R f ，如波形失真严重，则应合适减少R f。
变化选频网络的参数C 或R，即可调整振荡频率。一般采用变化电容C 作频率量程切换（粗调），而调整R作量程内的频率细调。
图2 R C桥式正弦振荡电路
由图3可知 ：
电路翻转时： 即得：
图3 迟滞比较器
图4 迟滞比较器电压传播特性
3．比较器
迟滞比较器的电路图如图3所示。该比较器是一种具有迟滞回环传播特性的比较器。由于正反馈作用，这种比较器的门限电压是随输出电压V0的变化而变化。在实际电路中为了满足负载的需要，一般在集成运放的输出端加稳压管限幅电路，从而获得合适的 和 。
4．方波和三角波发生器
由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图5所示为由迟滞比较器和集成运放构成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。
图5 方波和三角波发生器电路
A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决定。运用叠加定理可得：
当 Vp＞0时 A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 Vp＜0时， A1输出为负 即 VO1 = -Vz