正弦波發(fā)生器基本原理

1、目目 錄錄8.1 正弦波發(fā)生器的基本原理8.1.1振蕩器的方框圖8.1.2振蕩條件8.1.3起振和穩(wěn)定8.2 RC橋式正弦波振蕩電路8.1.4正弦波振蕩電路的分類8.2.1RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)8.2.2RC橋式振蕩電路的振蕩頻率和起振條件8.3 LC正弦波振蕩電路8.3.1LC并聯(lián)回路的頻率特性8.3.2LC正弦振蕩器的基本形式第第8章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路8.4 石英晶體振蕩器8.4.1石英晶體的基本特性8.4.2石英晶體振蕩電路的基本形式8.5 非正弦波信號(hào)發(fā)生器8.5.1矩形波發(fā)生器8.5.2三角波發(fā)生器8.5.3鋸齒波發(fā)生器8.5.4555時(shí)基電路8.5.5壓控振蕩器8.5.6集成

2、函數(shù)發(fā)生器8038目目 錄錄本章重點(diǎn)本章重點(diǎn): 1. 正弦波發(fā)生器的組成、振蕩條件和工作原理正弦波發(fā)生器的組成、振蕩條件和工作原理 2. 正弦波發(fā)生器的類型正弦波發(fā)生器的類型 3. 非正弦波發(fā)生器的組成、工作原理和類型非正弦波發(fā)生器的組成、工作原理和類型 4. 集成型波形發(fā)生器的工作原理和應(yīng)用集成型波形發(fā)生器的工作原理和應(yīng)用第第8章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路本章難點(diǎn)本章難點(diǎn): 1. 理想運(yùn)放非線性特性的應(yīng)用理想運(yùn)放非線性特性的應(yīng)用 本章重點(diǎn)介紹兩類波形產(chǎn)生電路，一類是輸出正弦波形本章重點(diǎn)介紹兩類波形產(chǎn)生電路，一類是輸出正弦波形的正弦波發(fā)生器，另一類是輸出非正弦波形的非正弦波發(fā)生的正弦波發(fā)生器

3、，另一類是輸出非正弦波形的非正弦波發(fā)生器。器。 在正弦波發(fā)生器電路中，主要介紹發(fā)生器的組成、振蕩在正弦波發(fā)生器電路中，主要介紹發(fā)生器的組成、振蕩條件和各種類型振蕩器；在非正弦波發(fā)生器電路中，主要條件和各種類型振蕩器；在非正弦波發(fā)生器電路中，主要介紹非正弦波發(fā)生器的組成和工作原理。介紹非正弦波發(fā)生器的組成和工作原理。 第第8章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路8.1 正弦波發(fā)生器的基本原理正弦波發(fā)生器的基本原理 正弦波發(fā)生器是無需輸入信號(hào)，能自動(dòng)輸出一定幅度、正弦波發(fā)生器是無需輸入信號(hào)，能自動(dòng)輸出一定幅度、一定頻率正弦信號(hào)的電路，從能量的角度來看，它是把直流一定頻率正弦信號(hào)的電路，從能量的角度來看，它

4、是把直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康碾娐?。它在通信、無線電等諸多領(lǐng)域能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康碾娐?。它在通信、無線電等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。得到廣泛應(yīng)用。 oUiSUUoU 8.1.1振蕩器的方框圖振蕩器的方框圖放大器反饋12SUUUUisfo. 正弦波振蕩器結(jié)構(gòu)框圖 從結(jié)構(gòu)上分析，正弦波振蕩器是由正反饋網(wǎng)絡(luò)和放大器組成的，從結(jié)構(gòu)上分析，正弦波振蕩器是由正反饋網(wǎng)絡(luò)和放大器組成的，其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 為正弦交流電壓源，當(dāng)開關(guān)為正弦交流電壓源，當(dāng)開關(guān)S處在處在位置位置1時(shí)，時(shí)， 正弦信號(hào)作為放大器的正弦信號(hào)作為放大器的輸入信號(hào)，經(jīng)放大器放大后產(chǎn)生輸出信輸入信號(hào)，經(jīng)放大器放大后產(chǎn)生輸出信號(hào)號(hào)

5、 。 作為反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入信號(hào)，在作為反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入信號(hào)，在反饋網(wǎng)絡(luò)輸出端產(chǎn)生一個(gè)反饋信號(hào)反饋網(wǎng)絡(luò)輸出端產(chǎn)生一個(gè)反饋信號(hào) 此此時(shí)，假設(shè)開關(guān)時(shí)，假設(shè)開關(guān)S撥向位置撥向位置2，如果，如果 即大小相等，極性相同，那么該電路就即大小相等，極性相同，那么該電路就能維持穩(wěn)定的輸出電壓能維持穩(wěn)定的輸出電壓 sUiSUUoUoUoUfUfiUU. 振蕩條件振蕩條件fidXXX-只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。+Xi f基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FX+doXX改成正反饋改成正反饋+如果：如果：,dfXX則去掉則去掉,iX仍有信號(hào)輸出。仍有信號(hào)輸出。反饋信號(hào)代替了放大反饋

6、信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。電路的輸入信號(hào)。Xi +f基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FX+doXXXdof基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXXfidXXX+FA=1Xd=Xf所以，自激振蕩條件也可以寫成：所以，自激振蕩條件也可以寫成：自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：（1）振幅條件：）振幅條件：1|AF（2）相位條件：）相位條件：pjjnFA2+n是整數(shù)是整數(shù)1.FAAAAj|因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篎FFj|.Xdof基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXX8.1.3 起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：起振條件：結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩1|FA（略大于）（略大

7、于）1 1、被動(dòng)：器件非線性、被動(dòng)：器件非線性2 2、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)放大電路的放大電路的增益增益穩(wěn)幅過程：穩(wěn)幅過程：起振時(shí)，起振時(shí)，1|FA穩(wěn)定振蕩時(shí)，穩(wěn)定振蕩時(shí)，1|FA穩(wěn)幅措施：穩(wěn)幅措施：起振過程起振過程Xdof基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXX1.1.放大電路放大電路2.2.正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)3.3.選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)只對(duì)一個(gè)頻率滿足振蕩條件只對(duì)一個(gè)頻率滿足振蕩條件，從而獲得單一頻率的正弦波輸出。，從而獲得單一頻率的正弦波輸出。 常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有RC選頻選頻和和LC選頻選頻4.4.穩(wěn)

8、幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)使電路易于起振又能穩(wěn)定振使電路易于起振又能穩(wěn)定振蕩，波形失真小。蕩，波形失真小。正弦波振蕩器的一般組成正弦波振蕩器的一般組成 8.1.4正弦波振蕩電路的分類正弦波振蕩電路的分類 根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)元件的不同，正弦波振蕩器可分為根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)元件的不同，正弦波振蕩器可分為RC振蕩器、振蕩器、LC振蕩器、石英晶體振蕩器三種。振蕩器、石英晶體振蕩器三種。RC振振蕩器一般輸出數(shù)百千赫以下的低頻信號(hào)，蕩器一般輸出數(shù)百千赫以下的低頻信號(hào)，LC振蕩器主振蕩器主要輸出數(shù)百千赫的高頻信號(hào)，石英晶體振蕩器主要產(chǎn)要輸出數(shù)百千赫的高頻信號(hào)，石英晶體振蕩器主要產(chǎn)生高穩(wěn)定度高頻率信號(hào)。生高穩(wěn)定度高頻率信號(hào)。8.2

9、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路 RC橋式正弦波振蕩電路原理如圖橋式正弦波振蕩電路原理如圖8-2所示，圖中集成運(yùn)放所示，圖中集成運(yùn)放A作作為放大器，為放大器，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成選頻網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也作為振蕩器的正串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成選頻網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也作為振蕩器的正反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)，R1、Rf組成電壓負(fù)反饋以起到穩(wěn)定和改善輸出波形的作組成電壓負(fù)反饋以起到穩(wěn)定和改善輸出波形的作用。用。 從圖中可以看出，從圖中可以看出，RC串聯(lián)支路，串聯(lián)支路，RC并聯(lián)支路，并聯(lián)支路，R1支路，支路，Rf支路，剛好構(gòu)成一支路，剛好構(gòu)成一個(gè)文氏電橋的四個(gè)臂，如圖個(gè)文氏電橋的四個(gè)臂，如圖8-3所示，因所示，因此把該振蕩器稱為

10、此把該振蕩器稱為RC橋式正弦波振蕩器。橋式正弦波振蕩器。R1R2R3C1C2RFUfUidUoA. RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路 UUidod.文氏電橋文氏電橋 8.2.1RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò) 在在RC橋式正弦波振蕩電路中，橋式正弦波振蕩電路中，RC串并聯(lián)電路既作為選頻網(wǎng)絡(luò)，串并聯(lián)電路既作為選頻網(wǎng)絡(luò)，又作為正反饋網(wǎng)絡(luò)，該電路的頻率特性十分重要。又作為正反饋網(wǎng)絡(luò)，該電路的頻率特性十分重要。 如圖如圖8-4所示，設(shè)電路輸入電壓為所示，設(shè)電路輸入電壓為 ，輸出電壓為，輸出電壓為 ，則反，則反饋系數(shù)饋系數(shù) 1U2U21UFU22211/1jj1111/3+jjjjjRRUCCF

11、URRRRCRCCRCCC+(8-8) 令 01RC(8-9) 8.2.1RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)則則0013jF+-(8-10) 根據(jù)上式得到反饋系數(shù)的幅頻特根據(jù)上式得到反饋系數(shù)的幅頻特性和相頻特性分別為性和相頻特性分別為 220013 +-F(8-11) 00Farctan3j- -(8-12) R1R2C1C2.UU12圖圖8-4 RC串并聯(lián)電路串并聯(lián)電路 幅頻特性曲線和相頻特性曲線幅頻特性曲線和相頻特性曲線0|F|F0j當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí),反饋系數(shù)的幅值反饋系數(shù)的幅值 最大等于最大等于1/3，相位移，相位移 0|F|F0j當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 明顯減小而且明顯減小而且 因此因此RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

12、有很好的選頻作用。串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有很好的選頻作用。 Fo +90o |F|1/3 8.2.2RC橋式振蕩電路的振蕩頻率和起振條件橋式振蕩電路的振蕩頻率和起振條件 振蕩頻率為振蕩頻率為012fRC01RC振蕩角頻率振蕩角頻率 只有只有 時(shí)，時(shí)， RC振蕩器才能自激振蕩振蕩器才能自激振蕩 08.3 LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器8.3.1 LC并聯(lián)回路的頻率特性并聯(lián)回路的頻率特性RCLZ0(阻性阻性)LC并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振特點(diǎn)：特點(diǎn)：諧振時(shí)，總路電流很小，支路電流很大，電感與諧振時(shí)，總路電流很小，支路電流很大，電感與電容的無功功率互相補(bǔ)償，電路呈阻性。電容的無功功率互相補(bǔ)償，電路呈阻性。R為電感和回路中的

13、損耗電阻為電感和回路中的損耗電阻LC10當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振。諧振時(shí)，電路呈阻性：諧振時(shí)，電路呈阻性：-+LCRiCiLiu Q Q為諧振回路的品為諧振回路的品質(zhì)因數(shù)，質(zhì)因數(shù)，Q Q值越大，值越大，曲線越陡越窄，選曲線越陡越窄，選頻特性越好。頻特性越好。CLQCQLQRCLZ 000 諧振時(shí)諧振時(shí)LC并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個(gè)大電阻。相當(dāng)一個(gè)大電阻。LC并聯(lián)諧振回路的幅頻特性曲線并聯(lián)諧振回路的幅頻特性曲線o |Z|Q小小Q大大1234初級(jí)線圈初級(jí)線圈次級(jí)線圈次級(jí)線圈同名端同名端1234+ 在在LC振蕩器中，反饋信號(hào)通振蕩器中，反饋信號(hào)通過互感線圈引出過互感線圈引出-+uiLC

14、fu同名端：同名端：互感線圈的極性判別互感線圈的極性判別 8.3.2LC正弦波振蕩器的基本形式正弦波振蕩器的基本形式變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路 工作原理：工作原理：三極管共射放大器。三極管共射放大器。利用互感線圈的同利用互感線圈的同名端：名端：180Aj180Fj360+AAjj 滿足相位條件。滿足相位條件。振蕩頻率振蕩頻率:LCfp210+ccVRb1Rb2eRUfCbo1L2LCU判斷是否是滿足判斷是否是滿足相位條件相位條件相相位平衡法：位平衡法：+ccVRb1Rb2eRUfCbo1L2LCU 斷開反饋到放大斷開反饋到放大器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)在輸入端加入一正極

15、在輸入端加入一正極性的信號(hào)，用瞬時(shí)極性的信號(hào)，用瞬時(shí)極性法判定反饋信號(hào)的性法判定反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)與極性。若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相，則滿輸入信號(hào)同相，則滿足相位條件；否則不足相位條件；否則不滿足。滿足。(+)(-)(+)(+)(+)(+)(+)LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件Vb221eLCeccCbb1RRRLC（+）（+）（）（+） LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例振蕩頻率振蕩頻率:（）LCfp210滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件VRReb1ccLCCeC2RcC1Rb2仍然由仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò). 三

16、點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路原理：原理：uf與與uo反相反相uuCLL12fouuo1LC2Lfuf與與uo同相同相電感三點(diǎn)式：電感三點(diǎn)式：電容三點(diǎn)式：電容三點(diǎn)式：uuf2o1CCLuf與與uo反相反相uuLCoC12fuf與與uo同相同相振蕩頻率：振蕩頻率：CMLLLCf)2(2121210+ + + p pp pVRccCbcRb1Rb2eLe2CRC1L（ +）（ +）（ -）VCbRLb2b1ccL1eR2CeCR（ +）（ +）（ +）（1）電感三點(diǎn)式）電感三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路（2） 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路振蕩頻率：振蕩頻率：212102121CCCCLLC

17、f+ + p pp pV2eRRRb1CCcceb2c1RbCCL（ +）（ +）（ -）VRRReb21eCcc2CLbb1CC（ +）（ +）（ +）例例：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。位平衡條件。V21CCL+A+RRuo1Rf（ +）（ +）（ -）8.4 石英晶體石英晶體振蕩電路振蕩電路Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由頻率穩(wěn)定度一般由 來衡量來衡量0ff 頻率偏移量。頻率偏移量。f 0f振蕩頻率。振蕩頻率。LC振蕩電路振蕩電路 Q 數(shù)百數(shù)百石英晶體

18、振蕩電路石英晶體振蕩電路 Q 10000 5000008.4.1 石英晶體的基特性石英晶體的基特性2. 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)1. 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：極板間加電場(chǎng)極板間加電場(chǎng)極板間加機(jī)械力極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場(chǎng)晶體產(chǎn)生電場(chǎng)壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：交變電壓交變電壓機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)交變電壓交變電壓機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高。機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高。當(dāng)交變電壓頻率當(dāng)交變電壓頻率 = 固有頻率時(shí)，振幅最大固有頻率時(shí)，振幅最大 VV晶片晶片敷銀層敷銀層符號(hào)符號(hào)VV壓電諧振壓電諧振3. 等效電路等效電路等效電路：等效電路：LCfp p21s （1）串聯(lián)諧振）

19、串聯(lián)諧振電抗頻率特性：電抗頻率特性： 晶體等效純阻且阻值晶體等效純阻且阻值00p121CCLCf+ + p p（2）并聯(lián)諧振）并聯(lián)諧振通常通常0CC 0s1CCf+ + 所以所以很很接接近近與與 psffuu石英晶體uuLCCoRfX感性感性0fsfp容性容性8.4.2 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成LC振蕩電路。振蕩電路。1. 并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器 石英晶體工作在石英晶體工作在fs s與與fp p之間，相當(dāng)一個(gè)大電感，與之間，相當(dāng)一個(gè)大電感，與C C1 1、C C2 2組成電容三點(diǎn)式振蕩器。由于石英

20、晶體的組成電容三點(diǎn)式振蕩器。由于石英晶體的Q值很高，可達(dá)到幾值很高，可達(dá)到幾千以上，所以電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。千以上，所以電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。+A+CC12Cs石英晶體fX感性感性0fsfp容容性性+A+CC12LCs2. 串聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器 石英晶體工作在石英晶體工作在fs s處，處，呈電阻性，而且阻抗最小，正反饋呈電阻性，而且阻抗最小，正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相移為零最強(qiáng)，相移為零, ,滿足振蕩的相位平衡條件。滿足振蕩的相位平衡條件。 對(duì)于對(duì)于f fs s以外的頻率，石英晶體阻抗增大以外的頻率，石英晶體阻抗增大, ,且相移不為零，不且相移不為零，不滿足振

21、蕩條件，電路不振蕩。滿足振蕩條件，電路不振蕩。 U+VRRRRebbe122C(+)(+)石英晶體.oCC1(+)RRb1c(+)fX感性感性0fsfp容容性性例：例：分析下圖的振蕩電路能否產(chǎn)生振蕩，若產(chǎn)生振分析下圖的振蕩電路能否產(chǎn)生振蕩，若產(chǎn)生振蕩蕩, ,石英晶體處于何種狀態(tài)？石英晶體處于何種狀態(tài)？VbecRccReb1Rb2CCRCC石英晶體128.5.1 方波發(fā)生器方波發(fā)生器1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)由滯回比較電路和由滯回比較電路和RC定時(shí)電路構(gòu)成定時(shí)電路構(gòu)成ZURRRUf11T+ + + +ZURRRUf11T+ +- - - -上下限上下限:u+A+-u+u1RfRZRZDORCuC8.5

22、 8.5 非正弦波信號(hào)發(fā)生器非正弦波信號(hào)發(fā)生器2.工作原理：工作原理：(1) 設(shè)設(shè) uo = + UZ , 此時(shí)，此時(shí)，uO給給C 充電充電, uc ，則：則：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t在在 uc UT+ 時(shí)，時(shí)，u- UT+ , 就有就有 u- u+ , uo 立即由立即由UZ變成變成UZ 。此時(shí)，此時(shí)，C向向u uO O放電放電, ,再反向充電再反向充電(2) 當(dāng)當(dāng)uo = -UZ 時(shí)，時(shí)， u+=UT-uc達(dá)到達(dá)到UT-時(shí)，時(shí)，uo上跳。上跳。UT+uctUT-當(dāng)當(dāng)uo 重新回到重新回到UZ 后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化。后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化。-UZu

23、+A+-u+u1RfRZRZDORCuC0UT+uctUT-+UZuo0t - UZT完整的波形：完整的波形：動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示計(jì)算振蕩周期計(jì)算振蕩周期T。u+A+-u+u1RfRZRZDORCuC周期與頻率的計(jì)算：周期與頻率的計(jì)算：0 UT+uct UT- +UZ -UZT1T2TT= T1 + T2 =2 T2 uc(t)=UC ( )+ UC (0+) -UC ( ) e , =RC-t T2階段階段uc(t)的過渡過程方程為的過渡過程方程為:)21ln(2f1RRRCT+ + f = 1/T可推出可推出:u+A+-u+u1RfRZRZDORCuC3 3、占空比可調(diào)的方波發(fā)生器占空比可調(diào)的

24、方波發(fā)生器UZuo0t- UZ 改變電位器改變電位器 RW 的滑動(dòng)端，就改變了沖放電的的滑動(dòng)端，就改變了沖放電的時(shí)間，從而使方波的占空比可調(diào)。時(shí)間，從而使方波的占空比可調(diào)。u+A+-u+u1RfRZRZD1D2DORWRCuC電路結(jié)構(gòu)：遲滯比較器電路結(jié)構(gòu)：遲滯比較器+反相積分器反相積分器8.5.2 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器u+R+A1+RZ-2ZDu4Ro2+R1R35RCuuo1A2工作原理工作原理：若若uo1=+UZ， uo2， u+ 。)(0dt12o01o42o+ + +- - uuCRut2o2121o211uRRRuRRRu+ + + + + + 當(dāng)當(dāng)u+ 0時(shí)，時(shí)， uo1翻轉(zhuǎn)為

25、翻轉(zhuǎn)為-UZ。若若uo1=-UZ， uo2， u+ 。 當(dāng)當(dāng)u+ 0時(shí)，時(shí)， uo1翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為+UZ。波形圖波形圖振蕩周期：振蕩周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t - UZTuR-+Z+uRR+12A1u4R+CA2RZD5+uo1o2ZTURRU21 + +ZTURRU21- - - -2414RCRRT 8.5.3鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器改變積分器的正反向改變積分器的正反向充電時(shí)間常數(shù)充電時(shí)間常數(shù)uZo1Ro23Zu+RR5+Du4uRA1-R+1A2+2C+RD6Ruo1=+UZ，D截止，截止，充電充電時(shí)間常數(shù)：時(shí)間常數(shù)：R4C。uo1=-UZ，D導(dǎo)通，導(dǎo)通，充電時(shí)充電時(shí)間常

26、數(shù)：間常數(shù)：(R6R4)C。+UZuo10t - UZ R6R4 8.5.4555時(shí)基電路時(shí)基電路1. 電路框圖電路框圖 555時(shí)基電路由分壓器、兩個(gè)比時(shí)基電路由分壓器、兩個(gè)比較器、觸發(fā)器、緩沖器、復(fù)位電路、較器、觸發(fā)器、緩沖器、復(fù)位電路、放電管等組成。其中分壓器由三個(gè)放電管等組成。其中分壓器由三個(gè)高精度的阻值為高精度的阻值為5k的電阻組成。的電阻組成。555時(shí)基電路框圖時(shí)基電路框圖2. 工作原理工作原理 由圖由圖8-24可知，兩個(gè)比較器分別被電阻可知，兩個(gè)比較器分別被電阻R1、R2和和R3構(gòu)成的分構(gòu)成的分壓器設(shè)定的壓器設(shè)定的 VCC和和 VCC參考電壓所限定。三個(gè)參考電壓所限定。三個(gè)5k電阻

27、組成電阻組成的分壓器，使兩個(gè)比較器構(gòu)成一個(gè)電平觸發(fā)器，上觸發(fā)電平為的分壓器，使兩個(gè)比較器構(gòu)成一個(gè)電平觸發(fā)器，上觸發(fā)電平為 V VCCCC，下觸發(fā)電平為下觸發(fā)電平為 VCC。在在 5腳控制端外接一個(gè)參考電源腳控制端外接一個(gè)參考電源V，可以改變上、下觸發(fā)電平值。比較器可以改變上、下觸發(fā)電平值。比較器A的輸出和比較器的輸出和比較器B的輸出的輸出端接到觸發(fā)器的輸入端。加到比較器端接到觸發(fā)器的輸入端。加到比較器A同相端同相端6腳的觸發(fā)信號(hào)，腳的觸發(fā)信號(hào)，只有當(dāng)電位高于反相端只有當(dāng)電位高于反相端5腳的電位時(shí)，觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)；而加到比腳的電位時(shí)，觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)；而加到比較器較器B反相端反相端2腳的觸發(fā)信號(hào)，只有

28、當(dāng)電位低于腳的觸發(fā)信號(hào)，只有當(dāng)電位低于B同相端的電位同相端的電位 VCC時(shí)，觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)。時(shí)，觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)。 1323132313 8.5.5壓控振蕩器壓控振蕩器1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)U為直流控制電壓，A1組成積分電路，A2組成滯回比較器，場(chǎng)效應(yīng)管T工作在開關(guān)狀態(tài)，控制積分電容C的充放電，二極管D為隔離二極管。 2. 工作原理工作原理滯回比較器A2的兩個(gè)門限電壓為3TH2Z34()RUURR-+=3TH1Z34RUURR+= 壓控振蕩器壓控振蕩器 設(shè)開始時(shí)設(shè)開始時(shí)uC=0V，uo1=0V，uo2=-UZ，D導(dǎo)通，使導(dǎo)通，使T截止，這截止，這時(shí)時(shí)I1=I2=U/4，由于，由于U為直流電壓，則電容

29、為直流電壓，則電容C被恒流充電，被恒流充電，uC隨時(shí)隨時(shí)間線性上升，間線性上升，uo1則直線下降，當(dāng)則直線下降，當(dāng)uo1=UTH2時(shí)，比較器時(shí)，比較器A2發(fā)生翻發(fā)生翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，uo2=+UZ，D截止，截止，T飽和導(dǎo)通，這時(shí)飽和導(dǎo)通，這時(shí)I2=I1-I3=-U/4R，電容，電容恒流放電，恒流放電，uo1上升，當(dāng)上升，當(dāng)uo1上升至上升至UTH1時(shí)，比較器時(shí)，比較器A2再次翻轉(zhuǎn)，再次翻轉(zhuǎn)， uo2=-UZ，這時(shí)又重復(fù)剛開始的過程，周而復(fù)始產(chǎn)生振蕩。，這時(shí)又重復(fù)剛開始的過程，周而復(fù)始產(chǎn)生振蕩。 可以證明振蕩器的振蕩頻率和周期為可以證明振蕩器的振蕩頻率和周期為TH1TH28()-UfUURCTH1TH2

30、8()UUTRCU 振蕩波形圖振蕩波形圖 8.5.6集成函授發(fā)生器集成函授發(fā)生器80381. 8038的內(nèi)部框圖的內(nèi)部框圖 8038的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖8-29所示，它由電壓比較器、觸發(fā)器、電子開關(guān)、所示，它由電壓比較器、觸發(fā)器、電子開關(guān)、波形變換電路、緩沖器、電流源等組成。波形變換電路、緩沖器、電流源等組成。 集成函數(shù)發(fā)生器集成函數(shù)發(fā)生器8038是單片多用途的發(fā)生器，它可以產(chǎn)生正弦波、方波、是單片多用途的發(fā)生器，它可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波。三角波和鋸齒波。 在圖中，比較器A的門限電壓為：2/3(VCCVEE)，比較器B的門限電壓為：1/3 (VCC+VEE)，電流

31、源IS1和IS2擔(dān)任外接電容C的充放電回路，且IS2IS1，電容C的充放電轉(zhuǎn)換由電子開關(guān)S控制：當(dāng)S斷開時(shí)，電流源IS1向電容C充電；當(dāng)S閉合時(shí)，外接電容C通過IS2放電。開關(guān)S的狀態(tài)受觸發(fā)器的輸出電平控制，當(dāng)觸發(fā)器輸出低電平時(shí)，S斷開；當(dāng)觸發(fā)器輸出高電平時(shí)，S閉合。 8038內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 8.5.6集成函授發(fā)生器集成函授發(fā)生器80382. 工作原理工作原理 設(shè)開始時(shí)，觸發(fā)器輸出為低電平，電子開關(guān)設(shè)開始時(shí)，觸發(fā)器輸出為低電平，電子開關(guān)S斷開，電流源斷開，電流源IS1對(duì)電容對(duì)電容C恒流充電，恒流充電，uc隨時(shí)間線性上升，當(dāng)隨時(shí)間線性上升，當(dāng)uc =2/3 (VCC+VEE)時(shí)，比較器時(shí)，比較器A產(chǎn)生跳變，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)輸出高電平，產(chǎn)生跳變，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)輸出高電平，開關(guān)開關(guān)S閉合，電容閉合，電容C以以(IS2IS1) 恒流放電，恒流放電，uc隨時(shí)間線性下降。隨時(shí)間線性下降。當(dāng)當(dāng)uc降至降至 1/3(VCC+VEE)，比較器，比較器B發(fā)生跳變，使觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)發(fā)生跳變，使觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)輸出低電平，開關(guān)輸出低電平，開關(guān)S再次斷開，如此重復(fù)開始時(shí)的過程，產(chǎn)生振再次斷開，如此重復(fù)開始時(shí)的過程，產(chǎn)生振蕩。蕩。 電容電容C上形成的線性三角波，經(jīng)緩沖器一