星科教仪
实验六 集成运算放大器的基本应用(Ⅲ)
波形发生器
一、实验目的
1.学会用集成运放构成方波和三角波发生器。
2.掌握波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。 二、实验原理 1.方波发生器
方波发生器是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生器。实验原理图如图6-1所示。它是在迟滞比较器的基础上，增加了一个RF、CF组成的积分电路，把输出电压经RF、CF反馈到集成运放的反相端，运放的输出端引入限流电阻RS和两个背靠背的稳压管用于双向限幅。
图6-1 方波发生器
该电路的振荡频率为
fo=
12R22RFCFL（1?）nR1
式中R1=R1′+RW′，R2=R2′+RW″，方波输出幅值Uom=±UZ。
2.三角波和方波发生器
如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图6-2所示，则比较器输出的方波经积分可到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。
21
星科教仪
图6-2 三角波、方波发生器
电路的振荡频率 fo=
R2
4R1(Rf?RW)CfR1Uz R2R1可调节三角波的幅值。 R2方波的幅值 U'om=±Uz 三角波的幅值 Uom=
调节RW可以改变振荡频率，改变比值
三、实验设备、部件与器件
1.±12V直流电源 2.双踪示波器(另配) 3.交流毫伏表 4.频率计 5.μA741322DW731、2CP32电阻器、电容器若干。 四、实验内容 1.方波发生器
在实验台面板上选一带有8脚运放插座的合适区域，按图6-1连接实验电路。
(1)将电位器RW调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘方波uo及三角波uc的波形(注意对应关系)，测量其幅值及频率，记录之。
(2)改变RW动点的位置，观察uo、uc幅值及频率变化情况。把动点调至最上端和最下端，测出频率范围，记录之。
(3)将RW恢复至中心位置，将一只稳压管短接，观察uo波形，分析Dz的限幅作用。 2.三角波和方波发生器 按图6-2连接实验电路
(1)将电位器RW调至合适位置，用双踪示波器观察并描绘三角波输出uo及方波输出uo′，测其
22
星科教仪
幅值、频率及RW值，记录之。
(2)改变RW的位置，观察对uo、uo′幅值及频率的影响。 (3)改变R1(或R2)，观察对uo、uo′幅值及频率的影响。 五、实验报告 1.方波发生器
(1)列表整理实验数据，在同一坐标纸上，按比例画出方波和三角波的波形图(标出时间和电压幅值)。
(2)分析RW变化时，对uo波形的幅值及频率的影响。 (3)讨论Dz的限幅作用。 2.三角波和方波发生器
(1)整理实验数据，把实测频率与理论值进行比较。
(2)在同一坐标纸上，按比例画出三角波及方波的波形，并标明时间和电压幅值。 (3)分析电路参数变化(R1、R2和RW)对输出波形频率及幅值的影响。 六、预习要求
1.复习有关三角波及方波发生器的工作原理，并估算图6-1、6-2电路的振荡频率。 2.设计实验表格
3.电路参数变化对图6-1、6-2产生的方波和三角波频率及电压幅值有什么影响?(或者：怎样改变图6-1、6-2电路中方波及三角波的频率及幅值?)
23
星科教仪
实验七 集成运算放大器的基本应用(Ⅳ)
信号处理一有源滤波器
一、实验目的
1.熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波和带通、带阻滤波器及其特性 2.学会测量有源滤波器的幅频特性 二、实验原理
本实验是用集成运算放大器和RC网络来组成不同性能的有源滤波电路。
(a)RC网络接在 (b)RC网络接在 (c)一阶RC低通滤 同相输入端 反相输入端 波器的幅频特性
图7-1 基本的有源低通滤波器
1.低通滤波器
低通滤波器是指低频信号能通过而高频信号不能通过的滤波器，用一阶RC网络组成的称为一阶RC有源低通滤波器，如图7-1所示。为了改善滤波效果，在图7-1(a)的基础上再加一对RC网络且将第一级电容C的接地端改接到输出端的方式，如图7-2所示，即为一个典型的二阶有源低通滤波器。这种有源滤波器的幅频特性为
A??UOUi???Au1?(3?Au)SCR?(SCR)2?Au?1?1?()2?j?oQ?O
式中： ?Au=1+
Rf为二阶低通滤波器的通带增益； R124
星科教仪
1为截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 RC1?Q=为品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。
3?Au?ω。=
?注：式中S代表jω
图7-2 二阶低通滤波器
2.高通滤波器
只要将低通滤波器滤波网络中的电阻、电容互换即可变成有源高通滤波器，如图7-3(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。
(a)电路图 (b)幅频特性
图7-3 高通滤波器
这种高通滤波器幅频特性为
?2）Au2?U(SCR)Au?O? A??O? 2?1?2Ui1?(3?Au)SCR?(SCR)1?（）?j?OQ?O?（ 25