求三角波斜率测试仪设计？

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实验五 方波、三角波发生器的设计

一．实验目的

1． 学习方波、三角波发生器的设计方法。
2． 进一步培养电路的安装与调试能力。

二．预习要求

1． 复习教材中波形发生电路的原理。
2． 根据所给的性能指标，设计一个方波、三角波发生器，计算电路中的元件参数，
画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。
3．写出预习报告。

三．实验原理

方波、三角波发生器由电压比 C2
较器和基本积分器组成，如图1所
示。 uo1 C1
运算放大器A1与R1、R2、R3 A1
及Rw1、Dz1、Dz2组成电压比较器； R4 RW A2 uo2
运算放大器A2与R4、Rw2、R5、C1 R1 R3 RW
及C2组成反相积分器，比较器与 R5
积分器首尾相连，形成闭环电路， R2 DZ1
构成能自动产生方波、三角波的发 DZ2
生器（请参考基础型实验中的方波、
三角波发生电路）。 图1 方波、三角波发生器电路图
电路参数：
1．方波的幅度： Uo1m = Uz （1）
2．三角波的幅度： （2）
3．方波、三角波的频率： （3）
其中C可选择C1或C2。从式（2）和（3）可以看出，调节电位器Rw1可改变三角波的幅度，但会影响方波、三角波的频率；调节电位器Rw2可改变方波、三角波的频率，但不会影响方波、三角波的幅度。

四．方波、三角波发生器的设计方法

方波、三角波发生器的设计，就是根据指标要求，确定电路方案，选择运放和电源电压，计算电路元件的数值。
设计举例
要求设计一个方波、三角波发生器，性能指标如下：
输出电压：Uo1p-p ≤ 10V（方波），Uo2p-p = 8V（三角波）
输出频率：100Hz ~ 1kHz，1kHz ~ 10 kHz
波形特性：方波tr <10s （1kHz，最大输出时），三角波 < 2 % 。

设计步骤：
1． 确定电路，选择元器件。
选择图1所示电路，其中：A1、A2为A741（或HA1741）集成运算放大器，Rw1、Rw2为电位器；取电源电压+Ec = +15V， Ec = 15V，由于方波电压的幅度由稳压管Dz1、Dz2的值决定。指标要求方波电压的峰 一 峰值Uo1p-p ≤ 10V，而稳压管的正向压降为0.7V，因此选用稳压值分别为4.3V和-4.3V的稳压管。
2． 计算元件的参数
由（2）式可得：
取R2 = 40k，则R3 + Rw1 = 50 k，取R3 = 20 k，Rw1为47 k的电位器，平衡电阻R1= R2 //（R3 + Rw1）= 22k。
将 代入（3）式可得：

当100Hz  f  1 kHz时，取C = C1 = 0.1F，则R4 + Rw2 = 3.1k ~ 31 k，R4取标称值：R4 = 3 k，Rw2取47 k的电位器，R5 = R4 = 3 k。当1 kHz  f  10 k Hz时，为了实现波段的转换取C = C2 = 0.01F，R4、R5 、Rw2取值不变。

五．方波、三角波发生器的安装与调试

按图1所示安装好电路，将电位器Rw1调到30k，稳压电源输出的+15V电压接到集成运放A741的7脚，15V接到集成运放A741的4脚，示波器的CH1接uo1，CH2接uo2，调节电位器Rw1，使三角波的输出幅度满足设计指标要求；然后调节电位器Rw2 ，从示波器的屏幕上观察uo1和uo2的输出频率是否连续变化，波形是否正常（若无波形显示或波形不是方波 - 三角波，应重新检查电路）。

六．方波、三角波发生器的性能指标测试

方波、三角波发生器性能指标的测试有：
1． 输出波形：方波、三角波。
2． 频率范围：1Hz ~ 10Hz，10Hz ~ 100Hz，100Hz ~ 1 kHz，1kHz ~ 10 kHz等。
3． 输出电压：一般指输出波形的峰 一 峰值Uop-p。
4． 波形特性：表征方波特性的参数是上升时间tr，一般要求tr < 100ns（1kHz，最大输出时）；表征三角波特性的参数是非线性失真系数 ， = 2 %。

七． 实验内容

1．设计一个方波、三角波发生器，设计指标要求如下：
输出电压：Uo1p-p ≤ 24V（方波），UO2P-P = 8V（三角波）
输出频率：10Hz ~ 100Hz，100Hz ~ 1 kHz
波形特性：方波tr <100s ，三角波 < 2 % 。
2．按照教材中介绍的方法，计算电路中各元件的参数，安装和调试电路。
3． 在保证电路正常工作后，记录频率在10Hz，100Hz， 1 kHz时的波形及参数。

八．实验报告要求

1．绘出标有元件数值的实验电路图。
2．将测量数据与理论计算值列表，绘出观察到的波形。