模电实验八波形变化电路

波形变化电路臧蓝举电子信息科学与技术2012117332实验目的1、掌握电压比较电路的分析及计算。2、掌握微积分电路的工作原理及计算方法3、熟悉比较器和微积分电路的测试方法。4、掌握波形变换电路的结构特点和种类实验仪器双踪示波器；信号发生器；数字万用表；直流电源预习要求1、复习电压比较器及微积分的工作原理。2、计算各实验电路图的阀值，画出各电路的电压传输特性曲线。3、分析各实验电路，画出当输入为正弦波时的输出波形图及相位关系。4、按照实验原理图和基本要求用Multisim10或11板进行仿真实验。并采用DC分析、AC分析和瞬态分析对实验数据和波形进行处理。实验原理一、积分与微分微分与积分电路的运算关系如下：dtduRCuiodtuRCuio1二、电压比较器电压比较器（通常称为比较器）的功能是比较两个电压的大小。例如，将一个信号电压iu和另一参考电压RU进行比较，在RiUu和RiUu两种不同情况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。常用的电压比较器有简单过零电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器。1、过零比较器（单限比较器）过零比较器是将信号电压iu与参考电压零进行比较。如图所示，电路由集成运放构成。对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏置电流、失调电压都很小。若按理想情况（odA，0IBI，0IOU）考虑时，则集成运放开环工作时，当0iu时，ou为低电平0iu时，ou为高电平集成运放输出的高低电平值一般为最大输出政府电压值omU。注：单限比较器就是输入阈值附近的微小变化，即会引起输出OU跳跃型的变化。这种微小的变化来源于iU或干扰信号，所以比较灵活，但抗干扰能力差。2、滞回电压比较器滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路，如图所示。iu为信号电压，RU为参考电压值，输出端的稳压管使输出的高低电平值为ZU。可以看出，此电路形成的反馈为正反馈电路。电压比较器的特性可以用电路的传输特性来描述，它是指输出电压与输入电压的关系曲线，如图为过零比较器的电压传输特性曲线。可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，OU会从一个电平跳变为另一电平，称0为过零比较器的阀值。阀值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时0，称0为过零比较器的阀值。阀值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。3、电压比较器的测试测试过零比较器时，可以用一个低频的正弦信号输入至比较器中，直接用双踪示波器监视输出和输入波形，当输入信号幅度适中时，可以发现输入电压大于零、小于零时，输出的高、低电平变化波形，即将正弦波变化为方波滞回电压比较器测试时也可以用同样的方法，但在示波器上读取上下阀值时，误差较大。采用直流输入信号的方案较好，调节输入信号变化，测出输出电平跳变时对应的输入电压值即为阀值。非正弦波产生电路，一般由电子开关（电压比较器），外加反馈网络构成闭环电路形成。常用的波形发生电路有方波、三角波、锯齿波发生器等。实验步骤及内容1.积分电路按图连接积分电路，检查电路，用数字多用表的电阻档位测运放的电源公共输入端，如果电阻是几百欧或上千欧，说明电路最起码没有短路存在。然后通电调试。（1）给VVi1，或者HzmHz1~500的电压信号，再断开开关，用示波器观察VO的上升积分过程。并计算饱和输出电压和有效积分时间。示波器积分上升过程如图所示经过仿真实验测量，饱和输出电压为11.5V，有效积分时间为1.25s（2）将图中的电容变为uF1.0，断开开关，给iV分别输入HzHz200~100，幅值1~2V的正弦和方波信号，观察输出与输入的同步波形及相位关系，并记录结果输入正弦信号时由波形可以得出正弦波经过积分电路后发生相位差生成余弦波输入方波时由波形可以得出方波经过积分电路后生成三角波2、微分电路按图连接微分电路，用同样的方法检查电路。（1）输入一个200Hz，V5的方波信号，用示波器观察输出与输入的同步波形及相位关系，并记录结果。输出波形为冲激信号，与上升沿下降沿位置大致相同。（2）输入一个200Hz，1V的正弦信号，用示波器观察输出与输入的同步波形及相位关系，并记录结果。同步波形如图所示，相位差大致为90°。3、过零比较器（1）连接如图所示实验电路，检查无误后，接通V12直流电源。（2）测量当iu悬空时，Ou的值。经过实验过程中的交流毫伏表测量，此时ou的值应为0.34mV（3）调节信号源，使输出频率为Hz100，有效值为1V的正弦波信号，并输入至iu端，用示波器观察比较器的输入iu和输出ou波形并记录。仿真波形如下所示（4）改变信号发生器的输出电压iu幅值，用示波器观察ou变化，测出电压传输特性曲线。4、反相滞回比较器（1）连接如图所示实验电路，接通直流电压源，测出OU由高电平变为低电平时的阀值。经过实验测量可得，由高电平变为低低电平时的阀值为0.56V（2）同上，测出ou由低电平跳变为高电平时的阀值。经过实验测量可得，由低电平变为高电平的阀值为-0.58V（3）将信号发生器接入iu，并使之输出频率为500Hz，电压有效值为1V的正弦信号，用示波器观察并记录iu和ou波形。5.同相滞回比较器（1）连接如图所示实验电路，参照反相滞回比较器的测试方法自拟实验步骤及方法。（2）将实验结果与反相滞回比较器的理论分析结果进行比较，分析误差产生原因。实验测量的阀值与理论分析结果有一定出入，误差产生主要是由于读数上产生的误差，并且稳压管的稳压值也有误差。