一种波形产生和变换电路实验装置及使用方法与流程

本发明涉及一种波形产生和变换电路实验装置及使用方法，属于模拟电子技术领域。

背景技术：

目前，正弦波、方波、三角波被广泛地应用于遥控、通讯、自动控制等加工设备之中，同时也作为模拟电子电路的测试信号和控制信号；在模拟电子实验室，通过函数发生器产生所需频率的波形信号给测试电路使用，学生能够通过示波器观察到波形信号，但是对其产生和变换的原理认识不清晰，且函数发生器体积大、质量重，不方便移动和携带。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种波形产生和变换电路实验装置及使用方法，解决学生在自己搭建波形产生和变换电路时，由于焊接、布局经验不足而导致所搭建的电路失败，不能在规定课时内完成实验任务，从而影响教学进度等教学事故的发生。

本发明技术方案是：一种波形产生和变换电路实验装置，包括正弦波发生器1、矩形波变换电路2和三角波变换电路3；还包括25个测试端；

所述正弦波发生器1包括运算放大器a1、电位器rw、电阻r1、r2、r3、r4、r5、电容c1、c2、二极管d1、d2；

所述矩形波变换电路2包括运算放大器a2、电阻r6、r7；

所述三角波变换电路3包括运算放大器a3、电阻r8、r9、r10、r11、电容c3、二极管d3、d4；

lm324集成运算放大器的引脚1～14连接着测试端1～14，测试端15依次通过电阻r2、r1、电位器rw与测试端16连接，电阻r2的两端反向并联着二极管d1、d2，测试端16通过电阻r3与测试端22连接，测试端22接地，测试端22与测试端17间同时并联着电阻r4、电容c1，测试端22分别通过电阻r7、r8与测试端20、测试端21连接，测试端17依次通过电阻r5、电容c2与测试端18连接，测试端18通过电阻r6与测试端19连接；同时，测试端22连接着二极管d3的阴极，二极管d3的阳极与二极管d4的阳极连接，二极管d4的阳极分别通过电阻r9、r10与测试端23、测试端24连接，测试端24与测试端25间同时并联着电阻r11、电容c3。

一种所述的波形产生和变换电路实验装置的使用方法，所述使用方法的具体步骤为：

a、检查实验装置上lm324集成运算放大器的芯片是否安装正确，lm324集成运算放大器内部共有4组运算放大器，根据需要，学生自行选择使用哪3组运算放大器；

b、从试验台上通过导线将+12v电源与测试端4连接，接地端与测试端22连接，-12v电源与测试端11连接；

c、用导线将测试端2与测试端16连接，测试端3与测试端17连接，测试端1同时与测试端15和测试端18连接；

d、将双通示波器的的接地端与测试端22连接，接通实验装置和双通示波器的电源，选择双通示波器ch1通道或ch2通道将其探极接入测试端1，调节双通示波器，在双通示波器的显示界面可观察到正弦波，可通过电位器rw调节正弦波的占空比；

e、关闭电源，用导线将测试端6与测试端19连接，测试端5与测试端20连接；

f、接通实验装置和双通示波器的电源，选择双通示波器ch1通道或ch2通道将其探极接入测试端7，调节双通示波器，在双通示波器的显示界面可观察到矩形波；学生可在双通示波器中同时观察正弦波与矩形波；

g、关闭电源，用导线将测试端10与测试端21连接，测试端9与测试端24连接，测试端23与测试端7连接，测试端8与测试端25连接；

h、接通实验装置和双通示波器的电源，选择双通示波器ch1通道或ch2通道将其探极接入测试端8，调节双通示波器，在双通示波器的显示界面可观察到三角波信号；学生可在双通示波器中同时观察正弦波与三角波信号或矩形波与三角波信号；

i、实验结束，关闭电源，拆除导线。

本发明的有益效果是：

本发明根据电路原理图设计制作pcb板，并在相应位置留出测试端，学生可以根据电路原理图用导线将测试端连接起来，并在相应位置接入双通示波器观察实验中波形的变化情况；

本发明通过解决学生在自己搭建波形产生和变换电路时，由于焊接、布局经验不足而导致所搭建的电路失败，不能在规定课时内完成实验任务，从而影响教学进度等教学事故的发生，本发明使学生能在规定课时内根据电路原理图在实验板上完成实验，且锻炼了学生的动手能力和元器件识别的能力，从而提高了教学质量和教学进度。

附图说明

图1是本发明使用时连接形成的电路原理图；

图2是本发明的实验装置的电路原理图。

图1中各标号：1-正弦波发生器、2-矩形波变换电路、3-三角波变换电路、c1～c3-电容、rw-电位器、r1～r11-电阻、a1～a3-运算放大器、d1～d4-二极管。

图2中各标号：lm324-集成运算放大器、1～25-测试端，c1～c3-电容、rw-电位器、r1～r11-电阻、d1～d4-二极管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图2所示，一种波形产生和变换电路实验装置，包括正弦波发生器1、矩形波变换电路2和三角波变换电路3；还包括25个测试端；

所述正弦波发生器1包括运算放大器a1、电位器rw、电阻r1、r2、r3、r4、r5、电容c1、c2、二极管d1、d2；

所述矩形波变换电路2包括运算放大器a2、电阻r6、r7；

所述三角波变换电路3包括运算放大器a3、电阻r8、r9、r10、r11、电容c3、二极管d3、d4；

lm324集成运算放大器的引脚1～14连接着测试端1～14，测试端15依次通过电阻r2、r1、电位器rw与测试端16连接，电阻r2的两端反向并联着二极管d1、d2，测试端16通过电阻r3与测试端22连接，测试端22接地，测试端22与测试端17间同时并联着电阻r4、电容c1，测试端22分别通过电阻r7、r8与测试端20、测试端21连接，测试端17依次通过电阻r5、电容c2与测试端18连接，测试端18通过电阻r6与测试端19连接；同时，测试端22连接着二极管d3的阴极，二极管d3的阳极与二极管d4的阳极连接，二极管d4的阳极分别通过电阻r9、r10与测试端23、测试端24连接，测试端24与测试端25间同时并联着电阻r11、电容c3。

一种所述的波形产生和变换电路实验装置的使用方法，所述使用方法的具体步骤为：

a、检查实验装置上lm324集成运算放大器的芯片是否安装正确，lm324集成运算放大器内部共有4组运算放大器，根据需要，学生自行选择使用哪3组运算放大器；

b、从试验台上通过导线将+12v电源与测试端4连接，接地端与测试端22连接，-12v电源与测试端11连接；

c、用导线将测试端2与测试端16连接，测试端3与测试端17连接，测试端1同时与测试端15和测试端18连接；

d、将双通示波器的的接地端与测试端22连接，接通实验装置和双通示波器的电源，选择双通示波器ch1通道或ch2通道将其探极接入测试端1，调节双通示波器，在双通示波器的显示界面可观察到正弦波，可通过电位器rw调节正弦波的占空比；

e、关闭电源，用导线将测试端6与测试端19连接，测试端5与测试端20连接；

f、接通实验装置和双通示波器的电源，选择双通示波器ch1通道或ch2通道将其探极接入测试端7，调节双通示波器，在双通示波器的显示界面可观察到矩形波；学生可在双通示波器中同时观察正弦波与矩形波；

g、关闭电源，用导线将测试端10与测试端21连接，测试端9与测试端24连接，测试端23与测试端7连接，测试端8与测试端25连接，如图1所示；

h、接通实验装置和双通示波器的电源，选择双通示波器ch1通道或ch2通道将其探极接入测试端8，调节双通示波器，在双通示波器的显示界面可观察到三角波信号；学生可在双通示波器中同时观察正弦波与三角波信号或矩形波与三角波信号；

i、实验结束，关闭电源，拆除导线。

使用时，连接起来的电路图如图1所示，所述正弦波发生器1、矩形波变换电路2和三角波变换电路3依次连接；

所述正弦波发生器1包括集成运算放大器a1、电位器rw、电阻r1、r2、r3、r4、r5、电容c1、c2、二极管d1、d2；所述集成运算放大器a1的反相端依次通过电位器rw、电阻r1、r2与其输出端连接，电阻r2的两端反向并联着二极管d1、d2，集成运算放大器a1的反相端通过电阻r3接地，集成运算放大器a1的同相端依次通过电阻r5、电容c2与其输出端连接，集成运算放大器a1的同相端与地间同时并联着电阻r4、电容c1；

所述矩形波变换电路2包括集成运算放大器a2、电阻r6、r7；所述集成运算放大器a2的反相端通过电阻r6与集成运算放大器a1的输出端连接，集成运算放大器a2的同相端通过电阻r7接地；

所述三角波变换电路3包括集成运算放大器a3、电阻r8、r9、r10、r11、电容c3、二极管d3、d4；所述集成运算放大器a3的反相端依次通过电阻r10、r9与集成运算放大器a2的输出端连接，集成运算放大器a3的反相端通过电阻r10与二极管d4的阴极连接，二极管d4的阳极与二极管d3的阳极连接，二极管d3的阴极接地；集成运算放大器a3的同相端通过电阻r8接地，集成运算放大器a3的输出端与其反相端间同时并联着电阻r11、电容c3。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。