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运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试 1.运放组成的波形发生器的单元电路 运放的二个应用：⑴ 线性应用-RC正弦波振荡器 ⑵ 非线性应用-滞回比 较器 ⑴ RC正弦波振荡器 图3-9 RC桥式振荡电路 RCff式振荡电路由二部分组成: 同相放大器，如图3-9 (a)所示。 RC申并联网络，如图3-9 (b)所示。 或图3-9 (c)所示，RC申并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。 同相放大器的输出电压uo作为RC申并联网络的输入电压，而将RC申并联 网络的输出电压作为放大器的输入电压，当 f=f 0时，RC申并联网络的相位移为 零,放大器是同相放大器，电路的总相位移是零，满足相位平衡条件，而对丁其 他频率的信号,RC申并联网络的相位移不为零，不满足相位平衡条件。由丁 RC R、R、Vi、申并联网络在f=f 0时的传输系数F= R、R、Vi、 V及R构成负反馈支路，它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。 只要适当选择R与Ri 只要适当选择R与Ri的比值, 就能实现Au>3的要求。其中，V 1、V2和 R是实现自动稳幅的限幅电路。 Au Rf 1 — R1 f0 21RC ①振荡原理 RC桥式振荡电路如图3-9所示。 RC桥式振荡电路如图3-9 所示。 其中RC申并联网络作为反馈电路，当 根据自激振荡的条件，4 =4 a+①f=2兀n, f=fo时，4 f=。° ，所以放大器的相移应 所以放大电路的放大倍数稳幅，波形顶部容易失真。为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。其振荡频率由RC申并联网络决定,图3-9 (c)为RC桥式振荡电路的桥式画法。RC申并联网络及负反馈电路中的Rf+R?、R1正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名称的由来。在RC申并联网络中,Z1Z21R——j C1 所以放大电路的放大倍数 稳幅，波形顶部容易失真。 为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。其振荡频 率由RC申并联网络决定, 图3-9 (c)为RC桥式振荡电路的桥式画法。RC申并 联网络及负反馈电路中的 Rf+R?、R1正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名 称的由来。在RC申并联网络中, Z1 Z2 1 R—— j C1 1 j C2 R2// R2 j R2C2 R2 Uf F —— Uo Z2 Z1 Z2 1 j R2C2 1 R2 R j C1 1 j R2C2 C2 (1 C |) R2 C2 C Uo 3 j( RC 1 1 RC) RC 当虚部为零，即 R1C2 1/( R2C1)时，F 1/3 1 RC f0 1 2 RC 为4 a=0°，即可用一个同相输入的运算放大器组成。 乂因为当f=fo时，F=1/3, A?3。起振时A>3,起振后若只依靠晶体管的非线性来 ②稳幅原理 Vi、V2和R是实现自动稳幅的限幅电路。Vi、V仅一只导通，导通的二极管和 R, Rc R并联等效电阻为忌。根据同相放大器的放大倍数计算公式：A 1 可知 2 Ri 输出电压幅度与哈有关。 I .振荡小时，&大，放大倍数大，补偿输出电压幅度。如图 3-10所示A、 B点。 n .振荡时大,明小，放大倍数大，补偿输出电压幅度。如图 3-10所示C、 D点。 2.运放组成的波形发生器电路设计 ⑴ 运放组成的波形发生器电路设计要求 使用集成运算放大器组成的 RC正弦波振荡器和滞回比较器，连接成一个波 形发生器，要求：能产生正弦波、方波两种波形。其信号频率为 2KHz正弦波 的峰值Uom约为7V,方波幅值Ubpp约为-6?6V。 参考电路如图3-11所示，电路由二部分组成：RC桥式正弦波振荡电路，滞 回比较器。图中各元器件参数值应根据要求对有关参数作设计计算 ，进而正确选 择元器件以达到设计要求。 图3-11正弦波-方波发生器原理图 ⑵RC桥式正弦波振荡电路设计: 图3-11中A1是具有稳幅环节的RC桥式正弦波振荡器，电路要求信号频率 为2KH乙可作设计计算以确定各元件的取值。电路的振荡频率公式为： f表 可先将RC申、并联选频网络中的电容 C取值为0.01 m F,再求得电阻R的 值，此处可取8.2K Q （标准值）。 正弦波的输出幅度Uo础求约为7V,根据电路幅值估算公式: 0.6（R1 R2 R3） U om : R3 式中,R3‘是指动态时R（取3KQ左右时）与两个二极管并联后的等效电阻， 工程估算值约为1.1KQ。当R1也取3KQ时求得R的值约为8.73KQ,考虑设置 一个调节范围，此处取10KQ的电位器。当然更理想的是可用一个6.2KQ的固定 电阻和一个5KQ的电位器申联来代替10KQ的电位器。 ⑶滞回比较器设计： 色是根据电路要求（电路的抗干扰能力强）而选用的滞回电压比较器。用两个 稳定电压为6V的稳压二极管作为电路输出的限幅电路。在保