文档介绍：word
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实验目的
学****使用运放组成方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器和正弦波发生器
实验仪器
示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字多用表
实验原理
方波发生器
方波发生器
设电路通电瞬时，电容上的电压为0，电路输出为Vz，这时运放正相输入端为VP1=VzR1/(R1+R2)=FVz
运放输出电流经R3，RP,R4向电容C充电。运放反相输入端Vn随时间延续电压升高，当vn=VP1时，电路输出翻转，vo由Vz变为-Vz，vp由VP1=FVz变为VP2=-FVz。这时由“地”向电容反相充电，vn随时间延续电压下降，当vn=VP2，电路输出翻转，vo由-VZ变为Vz，vp由VP2=-FVz变为FVz，周而复始，电路输出方波。在稳态，输出为Vz的时间可用以下方法推导：在起始时刻，电容上的电压为Vc(0)=-FVz,电容充电的终了电压为Vz，所以电容上的电压为
Vc（t）=Vz+（-FVz-Vz）e^（-t/RC）
当电容上的电压达到FVz时，电路翻转，记电容充电时间为τ
FVz=Vz+（-FVz-Vz）e^（-t/RC）
Τ=RCln（1+F）/（1-F）
输出方波的周期为2τ，所以输出方波的周期为
T=2（Rp+R4）Cln（1+2R1/R2）
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+
RPN
RPP
占空比可调的矩形波发生器
与方波发生器相比，非C正向充电和反向充电使用的不同的路径，从而使得高电平持续时间和低电平持续时间不同。
当输出为高电平Vz时，运放输出的电流经Rpp，D1,R4向电容充电，类同于对方波发生器的分析，忽略二极管的开启电压，容易得到输出高电平的持续时间为
τ1=（Rpp+R4）Cln（1+2R1/R2）
类似地可求得输出低电平的持续时间为
τ2=（Rpn+R4）Cln（1+2R1/R2）
输出的周期为T=τ1+τ2=（Rp+2R4）Cln（1+2R1/R2）
占空比为η=τ1/τ2=（Rpp+R4）/（Rpn+R4）
三角波发生器
设电路通电瞬间，即t=0时，电容上的电压为0，积分器输出vo=0，过0比较器输出为vo1=Vz，这时运放AR1正相输入端电压为
Vp1=（Vz-vo）Rp/（R1+Rp）+vo=RpVz/（R1+Rp）+voR1/（R1+Rp）>0
运放AR1输出保持为高电平。积分器输出线性地下降。当Vp1等于0时，对应于时刻τ，这时过0比较器翻转，vo1=-Vz，记此刻的积分器输出电压值为VoN，有RpVz/（R1+Rp）=-R1VoN/（R1+Rp）
解得 VoN= -RpVz/R1
VoN=-1/R3C=-Vzτ/R3C
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三角波周期为 T=4τ=4R3RpC/R1
幅值为 Vom=|von|=RpVz/R1
锯齿波发生器
RPN
RPP
锯齿波发生器
与三角波发生器相比，不同之处是：给C正向充电和反相充电使用了不同的路径，从而使得输出Vo1高电平持续时间和低电平持续时间不同。电容反相充电电流经过C,R4,Rpn，D2，类似于对三角波周期的推导，忽略二极管的开启电压，容易得到锯齿波的下降时间为
τ2=2（Rpn+R4）R1C/R2
电容正向充电电流经过C,R4,Rpp，D1，忽略二极管的开启电压，容易得到锯齿波的上升时间为
τ1=2（Rpp+R4）R1C/R2
锯齿波的周期为T=τ1+τ2=2（Rp+2R4）R1C/R2
类似于对三角波幅值的推导，容易得到锯齿波的幅值为 Vom=R1Vz/R2
实验项目
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仿真
方波发生器
仿真值
R4+Rp/kΩ
20
40
60
80
100
幅值/v
周期/ms
分析：随着Rp阻值的改变，幅值几乎不发生变化，但是周期随着Rp的增大而增大
结论：符合预期。
占空比可调的矩形波发生器
R4+Rpp/kΩ
20
40
60
80
100
R4+Rpn/kΩ
100
80
60
40
20
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周期/ms