实验目标

1. 掌握由集成运放构成方波-三角波发生器的基本工作原理
2. 学习方波-三角波发生器的搭建、调整和测试方法

实验器材

LTspice

理论基础

图1(a)所示是用集成运放组成的对称方波和三角波发生器电原理图，图1(b)为其工作波形图。

（a）

（b）

图1 方波-三角波发生器及其工作波形图

由图1(a)可见，该电路由A₁组成的滞回比较器和由A₂组成的积分器两个部分构成。A₁产生方波，经A₂积分后产生三角波。电路自激振荡的过程简要叙述如下：

        图1(a)中滞回比较器的基准电压E_i = 0，它输出的高低电位E_q和E_d由稳压管Dz的稳定电压E_z决定，即

E_q= E_Z

E_d =－E_Z 

比较器输入的上限电位为：

比较器输入的下限电位为：

它的门限宽度为：

        当V₀₁ = E_d =－E_Z时，经电位器R_w分压后加到积分器的输入电压为负值，若R_w的分压系数为a_w，则此值为－a_wE_Z。积分器A₂对此电压进行积分，其输出电压将从E_mx线性增长到E_ms，所需时间为T₁。当到达E_ms时，比较输出从E_d突变到E_q＝E_Z。这时，积分器的输入电压极性变号，变为a_wE_Z，积分器反向积分，它的输出电压从E_ms线性下降到E_mx，所需时间为T₂。当回到E_mx时，上述过程又重复，如此形成自激振荡。

若以T₁表示积分器从E_mx积分到E_ms所需的时间，以T₂表示积分器从E_ms积分到E_mx所需的时间，则有

        振荡器的振荡频率f_z为

        可以看出，这是一个对称的方波和三角波振荡器，选用不同的E_Z值，可调节输出方波的幅值，同时也影响三角波的幅值；改变比值R_t/R_F，可调节三角波的幅值，不影响方波的幅值，但影响振荡频率；改变R_w分压系数a_w和积分时间常数RC，可调节振荡频率，但不影响输出波形的幅值。一般用R 或C作频率量程切换，R_w作量程内频率细调。电路最高振荡频率受积分运算放大器的上升速率和最大输出电流限制，最低振荡频率取决于积分漂移。

实验步骤

1.按照图1（a），在LTspice界面上搭建电路。

2.接通±5V电源。

3.主要参数测试

   （1）方波参数的测量

C＝0.047μF，R＝100kW，调整电位器R_w中心抽头位于上端，用示波器观测方波、三角波的参数。

    ①方波的最大峰－峰值V_p-p＝___________ (V)

    ②方波的脉冲宽度     T₁＝___________ (ms)

    ③方波的周期         T_Z＝___________ (ms)

（2）三角波参数的测量

    ①三角波的最大峰－峰值V_p-p＝___________ (V)

    ②三角波的周期T_Z＝___________ (ms)

（3）保持R_w位置不变，用示波器同时观察并记录对称的方波和三角波，并注意它们之间的时间相位关系

       E_q＝___________ (V)                      E_d＝___________   (V)

       E_ms＝___________(V)                 E_mx＝___________  (V)

       T₁＝___________ (ms)                       T₂＝___________ (ms)

        测量结果与⑴、⑵两步骤的数据相比较。

    (4)改变R_W，注意记录波形频率的变化范围f_H 和f_L。