RC積分電路獲取三角波信號(hào)的研究

溫慧星 屠 華

（浙江海洋學(xué)院 浙江 舟山 316000）

0 引言

積分電路能將方波轉(zhuǎn)換成三角波，并具有延時(shí)和移相作用。積分電路的應(yīng)用很廣，它是模擬電子計(jì)算機(jī)的基本組成單元。在控制和測量系統(tǒng)中也常常用到積分電路。此外積分電路還可應(yīng)用于延時(shí)和定時(shí)。在各種波形（矩形波，鋸齒波）發(fā)生電路中，積分電路也是重要的組成部分。所以研究積分電路具有重大的意義。

1 實(shí)驗(yàn)原理

以電容兩端作為響應(yīng)輸出，當(dāng)電源方波電壓的周期T＜＜τ（τ=RC）時(shí)，電容器充放電速度很慢，此時(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比，該電路為積分電路，積分電路可將方波轉(zhuǎn)化成三角波。其電路原理就是RC電路電容充放電原理。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

示波器 一臺(tái)

信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)

可變電容 一只

可變電阻 一只

九孔插件方板 一塊

2.1 按圖 1 連接好電路，調(diào)節(jié) R=100Ω，C＝0.022μF

ui為脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的f＝1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過同軸電纜線，將響應(yīng)uC的信號(hào)連至示波器的輸入口YA。調(diào)節(jié)示波器，直至可在屏幕上清晰地觀察到波形，注意激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，并例描繪波形。

少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察其對響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象，并記錄R、C的值。

2.2 調(diào)節(jié) R＝1KΩ，C＝0.022μF，在同樣方波的激勵(lì)下，觀察并描繪響應(yīng)的波形

2.3 調(diào)節(jié) R＝100Ω，C＝10μF，調(diào)節(jié)示波器，觀測并描繪響應(yīng)的波形

2.4 調(diào)節(jié) R＝1KΩ，C＝10μF，調(diào)節(jié)示波器，觀測并描繪響應(yīng)的波形

2.5 根據(jù)觀察結(jié)果，分析總結(jié)積分電路波形的變化特點(diǎn)

圖1

2.5.1 調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕，動(dòng)作不要過快、過猛。實(shí)驗(yàn)前，需熟讀雙蹤示波器的使用說明書，要特別注意相應(yīng)開關(guān)、旋鈕的操作和調(diào)節(jié)。

2.5.2 信號(hào)源的接地端與示波器的接地端要連在一起（稱“共地”），以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性。

2.5.3 示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點(diǎn)長期停留在熒光屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。

3 數(shù)據(jù)記錄

f=1000hz，T=0.001s

R=100Ω， C＝0.022μF

T=0.001s＞RC=0.022*10-4s

R＝1KΩ， C＝0.022μF

T=0.001s＞RC=0.022*10-3s

R＝100Ω， C＝10μF

T=0.001s=RC=0.001s

R＝1KΩ， C＝10μF

T=0.001s＜＜RC=0.01s

4 結(jié)果分析

當(dāng) T=0.001,RC=0.022*10-4s,即 T＞RC 時(shí)，輸出的信號(hào)為方波信號(hào)；當(dāng) T=0.001,RC=0.022*10-3s,即 T＞RC 時(shí)，輸出的信號(hào)為圓滑的方波；當(dāng) T=0.001,RC=0.001s，即 T=RC 時(shí)，輸出的信號(hào)為圓滑的三角波；當(dāng) T=0.001,RC=0.01s，即 T＜＜RC 時(shí)，輸出信號(hào)為三角波信號(hào)。當(dāng)T＜＜RC時(shí),形成積分電路，積分電路能將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成三角波信號(hào)，并且隨著RC值的增大，輸出信號(hào)逐漸從方波轉(zhuǎn)換成三角波。

本實(shí)驗(yàn)采用定性分析的方法，主要研究RC值的變化對波形的影響。在實(shí)驗(yàn)過程中對R、C值的調(diào)節(jié)是一個(gè)難點(diǎn)，需要緩慢地增加RC的值，才能出現(xiàn)波形的漸變情況。但由于所給的可變電阻和可變電容值變化較大，所以需要耐心地選擇R、C值。

［1］張茂盛.Rc 積分電路的原理及性質(zhì)[J].硅谷,2009(06).

［2］盧容德,熊俊俏.談?wù)劮e分電路的分析方法[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),1998(04).