ua741波形发生器电路

1）学习仿真软件Multisim的使用方法；

2）学习、掌握时序电路的设计方法；

3）掌握常用电子元器件的使用方法；

具体设计要求：

1）用运算放大器和分立元件实现生成正弦波、矩形波、三角波。

2）波形的幅值、频率可调。

1）阅读《模拟电子技术基础》相关内容，了解集成运算放大器的原理及功能；

2）熟悉集成运算放大器741各引脚的功能；

3）熟悉稳压管02DZ4.7，1N5233B的使用方法

1）在Multisim集成环境中设计信号发生器，并完成其仿真；

2）在模块化电子技术综合实验平台上完成电路搭接与调试。

图1 正弦波产生电路图

图2 正弦波振荡电路原理图

图3 RC桥式正弦波振荡电路

图4 正弦波仿真结果

该电路采用的为文氏电桥振荡电路，点击运行后可通过调节使电路快速起振，本电路中所设增量为0.1%，若波形产生失真，则可以再调小的值使其产生正弦波，若想改变电路的频率，则可改变RC值，但需满足=，

正弦波振荡电路应该具有放大、反馈、选频和稳幅等四个环节，才能使电路在没有输入信号激励的情况下，靠自身激励将某一频率的信号形成一个稳定的振荡过程。在这个电路中，放大电路是由集成运放和电阻、，组成，它们构成了一个电压串联负反馈放大电路。放大电路的输入信号从运放的同相端输入，所以放大电路的输出电压与输入电压同相，属于同相电压放大电路。

RC串联和RC并联组成了振荡电路的反馈网络。反馈网络的输入取自于输出电压, 反馈量从RC串、并联的连接点取出后，送给放大电路，从而使这个结构满足了正弦波振荡电路的电路构成要求。而这就是桥式正弦波振荡电路的工作原理。

由电阻电容组成的串并联网络，对信号频率的响应是不均匀的，通过定量地分析反馈网络的反馈系数的频率特性。可得出当或时，就是在定性分析时提到的使和相位相同的那一个中间频率，现在确定它由RC串并联电路当中的电阻和电容值决定。 通常把这个频率就叫做正弦振荡电路的振荡频率。而在众多的信号频率中，RC桥式振荡电路只能对的信号完成振荡，这就是RC串并联电路的选频作用。改变RC串并联电路的电阻和电容值，即可改变电路的振荡频率。

图5 矩形波产生电路图

图5 矩形波发生电路原理图

图6 输出波形图

在电路中，运放的同相输入端通过电阻，为运放引入正反馈，正反馈的引入使输出电平的转换速度更快。在运放的反相输入端，通过电阻和电容C引入一个延时环节。由于和C是一个RC充放电电路，在电容上的电压将随着输出电压的变化而变化。

当电路通电后，设运放同相输入端电位大于零。此时由于电容未充电，=0。即运放同相输入端电位高于反相输入端电位，输出电位与同相输入端电位相同。在正反馈的作用下，输出电压很快达到稳压二极管的击穿电压+。此时同相输入端电位等于.令=。称为正阈值电压。与此同时，输出电压通过电阻向电容C开始充电，充电的结果是电容两端电压逐渐升高。当电容两端电压达到正阈值电压时，运放的反相输入端电位开始大于同相端输入电位。此时，同相输入端电位翻转为-。令=-。称为负阈值电压。

此后，在一段时间内电容C充满的电荷开始通过电阻放电，放电时间常数仍为C。电容两端电压逐渐下降。当电容两端电压达到负阈值电压时，运放的反相输入端电位开始小于同相输入端电位，运放的输出端由-翻转称为+。电容又重新开始充电过程。之后电容的充放电过程将周期转换。因此，在电路的输出端形成了随时间周期变化的矩形波形。振荡周期为，若想改变周期，则改变公式相对应值即可。

图7 矩形波转换三角波电路图

图8 三角波发生电路原理图

图9 输出波形图

在实际电路中，一般是把基本电路中，两个RC充放电延时环节合并成一个已简化电路。它是将方波发生电路中的RC充放电回路用积分运算电路来代替。电路的输出通过电阻R1反馈到方波产生电路的同相输入端，而其反相输入端直接接地。

第一级运放的同相输入端电压与积分电路的输出电压有关，同时也与自身的输出电压Uo1有关。而运放A1包含有正反馈，其输出电压Uo1=Uz。这取决于运放A1两输入端电平大小的比较。

设初态时从-跃变成为+，此时等于正的阈值电压+，积分电路反向积分，随时间的增长线性下降。当输出电压下降到=-，再稍减小从+跃变成为-。此时，积分电路正向积分，随时间的增长线性增大，同理一旦输出电压上升到=+，再稍增大，又发生跃变,回到初态，积分电路又开始反向积分。电路重复上述过程，因此产生自激振荡。振荡周期T=4R1R4C/R2。通过调节相应值来改变周期。

4.4 整体部分

整体电路图如图10所示，通过示波器来监测输出波形的状态。通过三个单刀单掷开关选择波形的输出

图10 整体电路图

图11 原理框图

（1）数字万用表（UA78A）                                                        一块。

（2）模拟电子实验板                                                   三块。

（3）示波器                           一台。

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