电路 实验十六 波形变换器的设计、制作和测试.doc

实验十六 波形变换器的设计、制作和测试（设计性实验）一、实验目的一、实验目的 1.设计一个 RC 微分电路，将方波变换成尖脉冲波 2.设计一个 RC 积分电路，将方波变换成三角波 二、实验原理二、实验原理 1.微分电路 在脉冲电路里，微分电路是一种常用的波形变换电路，它可将矩形脉冲（或方波）电压变换成尖脉 冲电压图 16-1 所示是一种最简单的微分电路，它的实质上是一个对时间常数有一定要求的 RC 串联分 压电路当电路时间常数远小于输入的矩形脉冲宽度时，则在脉冲作用的时间 T0 内，电容器暂态过程可 以认为早已结束，于是暂态电流或电阻或电阻上的输入电压就是一个正向尖脉冲，如图 16-2 所示在矩 形脉冲结束时，输入电压跳至零，电容器放电，放电电流在电阻上形成一个负向尖脉冲因时间常数相 同，所以正负尖脉冲波形相同由于 T0>>RC，所以暂态持续时间极短，电容电压波形近似输入矩形脉冲 波，故有 uc(T)u1(t) 图 16-1 微分电路及其波形 图 16-2 波形图因为 dttdCtuiC C)()(所以 dttduRCdttduRCtRCtc Ciu)()()()(1 2该式说明输出电压 u2(t)近似与输入电压 u1(t)的导数成正比，这就是微分电路名称的由来。

设计微分电路时，通常应使脉冲宽度 T0至少大于的五倍以上，即 T0 5RC(=RC)，若取 R=R0则 CT0/5R0,这样看来，选取愈小，输出电压愈接近输入电压的微分2.积分电路 积分电路是一种常用的波形变换电路，它是将矩形波变换成三角波的一种电路最简单的积分电路 也是一种串联分压电路，只是它的输出是电容两端电压，且电路的时间常数远大于脉冲持续时间 T0，如 图 16-3 所示 图 16-3 积分电路及其波形又因输出电压：diCttuuC)(1)()(2C+-u2R+-u1+-u1RCu2+-u1T00t u2 tT0u1u2tt所以 == )(2tudRu C)(1dRCu)(11也就是说，输出电压 u2(t)近似与输入电压 u1(t)的积分成正比，这也就是积分电路的由来如果将积 分电路的充电和放电回路的时间常数设计得不一样，例如充电时间常数小而放电时间常数大（或相反） ， 则积分电路还可以将矩形脉冲电压换为锯齿波电压，如图 16-4 所示设计积分电路，通常要求电路时间 常数大于脉冲宽度的五倍以上，即=RC5 T0ttu1u2TT0图 16-4 矩形波到锯齿波的变换三、实验仪器及设备三、实验仪器及设备 双踪示波器 1 台 信号发生器 1 台 毫伏表 1 只 接线板 1 块四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 1.RC 微分电路的设计 设计一个微分电路，使频率为 5KHz、幅度为 2V（峰值）的方波电压通过此电路变为尖脉冲电压。

给定 R=6KΩ，试计算电容的选取范围选择三个不同大小的 C 值（其中一个在计算范围以外） ，观察输 入、输出波形并记录下来 2.RC 积分电路的设计 设计一个积分电路，使频率为 5KHz、幅度为 2V（峰峰值）的方波电压通过此电路变为三角波电压 给定电容 C=0.01μF，试计算电阻的选取范围选择三个不同大小的 R 值（其中一个在计算范围以外） ， 观察输入、输出波形并记录下来 3.积分电路输出特性实验将上述积分电路输入矩形脉冲，频率仍然为 5KHz，幅度不变，脉冲宽度 T0=T/4，其中 T 为脉冲重 复周期、观察输出波形是否为锯齿波，并解释 五、预习五、预习思考题思考题 1.复习教材中的相关部分思考什么是微分电路、积分电路，他们的作用如何？ 2.微分电路和积分电路与一般的 RC 电路有何区别？ 六、实验报告六、实验报告 1.写出设计电路的计算过程 2.将观测到的各种电路波形绘制在坐标纸上，并分析得到的结果。