東華大學(xué)模擬電子技術(shù)——第九章波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換20140510

1、東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第十章第十章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU第第10章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換1 1、正弦波振蕩電路、正弦波振蕩電路2 2、電壓比較器、電壓比較器3 3、非正弦波發(fā)生電路、非正弦波發(fā)生電路4 4、利用集成運放實現(xiàn)的信號轉(zhuǎn)換電路、利用集成運放實現(xiàn)的信號轉(zhuǎn)換電路東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU1 1、正弦波振蕩的條件和電路的組成、正弦波振蕩的條件和電路的組成一、正弦波振蕩電路在電擾動下，對于某一特定頻率在電擾動下，對于某一特定頻

2、率f0的信號形成正反饋：的信號形成正反饋： oioXXX由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達到動態(tài)供電電源的限制，最終達到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。注意注意符號符號(1) 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。與負反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電與負反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU1 1、正弦波振蕩的條件和電路

3、的組成、正弦波振蕩的條件和電路的組成(1) 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件 211FAnFAFA 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即路的輸出量自維持，即:ooXFAX 幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件1 FA起振條件：起振條件： 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在合，且在合閘通電時對于閘通電時對于f= f0信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。足起振條件。一、正弦波振蕩電路東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU1 1、正弦波振蕩的條件和電

4、路的組成、正弦波振蕩的條件和電路的組成(2) 起振與穩(wěn)幅起振與穩(wěn)幅1 FA電路起振到穩(wěn)幅過程電路起振到穩(wěn)幅過程oX)(ifXXooXFAAFAF穩(wěn)定的穩(wěn)定的振幅振幅非線性環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)的必要性！的必要性！一、正弦波振蕩電路東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU1 1、正弦波振蕩的條件和電路的組成、正弦波振蕩的條件和電路的組成(3) 基本組成部分基本組成部分 放大電路：放大作用放大電路：放大作用 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅常合

5、二為一常合二為一一、正弦波振蕩電路東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU1 1、正弦波振蕩的條件和電路的組成、正弦波振蕩的條件和電路的組成(4) 分析方法分析方法 是否存在主要組成部分；是否存在主要組成部分； 放大電路能否正常工作，即是否有合適的放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點，信號是點，信號是 否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路； 是否滿足相位條件，即是否存在是否滿足相位條件，即是否存在 f0，是否可能振蕩，是否可能振蕩 ； 是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。一、正弦波振蕩電路東華大學(xué)電路電子中心 E.E.C

6、ENTER DHU一、正弦波振蕩電路1 1、正弦波振蕩的條件和電路的組成、正弦波振蕩的條件和電路的組成(5) 正弦波振蕩電路分類正弦波振蕩電路分類根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件進行分類。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件進行分類。 RC正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫以下以下 正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫幾百幾百兆赫兆赫 石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定 東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路1 1、正弦波振蕩的條件和電路的組成、正弦波振蕩的條件和電路的組成(6) 相位條件的判斷方法相位條件的判斷方法瞬時極性法瞬

7、時極性法斷開反饋，在斷開處給放大電路加斷開反饋，在斷開處給放大電路加 ff0的信號的信號Ui，且規(guī)定其且規(guī)定其極性，然后根據(jù)極性，然后根據(jù) Ui的極性的極性 Uo的極性的極性 Uf的極性的極性若若Uf與與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩?？赡墚a(chǎn)生自激振蕩。在多數(shù)正弦波振蕩電路中，在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和反饋輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。量均為電壓量。 iU極性？極性？東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路2 2、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(1) RC串

8、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段低頻段高頻段高頻段 900 0Ff ，Uf 900 Ff ，UfUo.Uf.I.Uo.Uf.I.在頻率從在頻率從0中必定有中必定有一個頻率一個頻率 f0，使得，使得F0。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路2 2、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(2) RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率特性的頻率特性CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCF 當(dāng)當(dāng) f=f0時，不但時，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。F)ffff(FRCf000j31 21 ，則令東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CE

9、NTER DHU一、正弦波振蕩電路2 2、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(3) 電路組成電路組成1)是否可用共射放大電路？是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級共射放大電路？是否可用兩級共射放大電路？應(yīng)該為應(yīng)該為RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)配一個串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)配一個電壓放大倍數(shù)略大于電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。的放大電路。不滿足相位條件不滿足相位條件不滿足振幅條件不滿足振幅條件輸入電阻小、輸出輸入電阻小、輸出電阻大，影響電阻大，影響

10、 f0可引入電壓串聯(lián)負反饋，使電壓放可引入電壓串聯(lián)負反饋，使電壓放大倍數(shù)大于大倍數(shù)大于3，且，且Ri大、大、Ro小，對小，對f0影響小影響小東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路2 2、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(4) RC橋式正弦波振蕩電路（文氏電橋振蕩電路）橋式正弦波振蕩電路（文氏電橋振蕩電路）用同相比例運算電路作放大電路。用同相比例運算電路作放大電路。因為同相比例運算電路有非常好的線性度，故因為同相比例運算電路有非常好的線性度，故R1或或Rf可用可用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。振蕩頻率：振蕩頻率：RC

11、f 21O 1f2RR 起振條件：起振條件：東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路2 2、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(5) 頻率可調(diào)的文氏電橋振蕩電路頻率可調(diào)的文氏電橋振蕩電路改變電容以粗調(diào)，改變電位改變電容以粗調(diào)，改變電位器滑動端以微調(diào)。器滑動端以微調(diào)。加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰的峰-峰值。峰值。同軸同軸電位器電位器東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路2 2、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(6) 文氏電橋振蕩電路例題文氏電橋振蕩電路例題 放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)如圖，請正確連接構(gòu)成文氏電

12、放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)如圖，請正確連接構(gòu)成文氏電橋振蕩電路橋振蕩電路東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路3 3、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路(1) LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性LCfCLRQ， 2110 理想理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時呈純阻性，且阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時呈純阻性，且阻抗無窮大?？篃o窮大。LCf 210 諧振頻率為：諧振頻率為：在損耗較小時，品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率為：在損耗較小時，品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率為：在在ff0時，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻時，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少？為多少？損耗損耗東華大學(xué)電路電子中心 E.E.

13、CENTER DHU一、正弦波振蕩電路3 3、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路(2) LC選頻放大電路選頻放大電路構(gòu)成正弦波振蕩電構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡單的做法是路最簡單的做法是通過變壓器引入反通過變壓器引入反饋。饋。附加相移附加相移當(dāng)當(dāng)f=f0時，電壓放時，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加相移為且附加相移為0。放大電路放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)Uo東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路3 3、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路(3) 變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路C1必必須須要嗎？要嗎？特點：特點：易振，波形較好；耦合不緊密，易振，波形較好

14、；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：波振蕩的步驟：1) 是否存在組成部分是否存在組成部分2) 放大電路是否能正常工作放大電路是否能正常工作3) 是否滿足相位條件是否滿足相位條件為使為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。變壓器變壓器必須有合適的同必須有合適的同名名端！端！東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路3 3、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路(4) 電感反饋式（電感三點式）振蕩電路電感反饋式（電感三點式）振

15、蕩電路反饋電壓取自哪個線圈？反饋電壓的極性？反饋電壓取自哪個線圈？反饋電壓的極性？)(0iffU fU必要嗎？必要嗎？電感的三個抽頭分別接晶體電感的三個抽頭分別接晶體管的三個極，故稱之為電感管的三個極，故稱之為電感三點式電路。三點式電路。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路3 3、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路特點：特點：耦合緊密，易振，振耦合緊密，易振，振幅大，幅大，C 用可調(diào)電容可獲得用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波較差，常含有高次諧波。由于電感對高頻信號呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次由于電感對高頻信號呈

16、現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。C)MLL(f 221210(4) 電感反饋式（電感三點式）振蕩電路電感反饋式（電感三點式）振蕩電路東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路3 3、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路(5) 電容反饋式（電容三點式）振蕩電路電容反饋式（電容三點式）振蕩電路iUfU)(2121210CCCCLf 若要振蕩頻率高，若要振蕩頻率高，L、C1、C2取值就小取值就小，當(dāng)當(dāng)電容電容減小減小到一定程度到一定程度時時，晶體管的，晶體管的極間電容將并聯(lián)在極間電容將并聯(lián)在C1和和

17、C2上，影響振蕩頻率。上，影響振蕩頻率。LCfCCCC:，則且若21 021 特點：特點：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。C與放大電路參數(shù)無關(guān)作用？東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路4 4、石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路(1) 石英晶體的特點石英晶體的特點壓電效應(yīng)和壓電振蕩：機械變形和電場的關(guān)系壓電效應(yīng)和壓電振蕩：機械變形和電場的關(guān)系固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性容性感性感性阻性阻性LCffCC21ps0 ，故因一般一般LC選頻網(wǎng)

18、絡(luò)的選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的為幾百，石英晶體的Q可達可達104106；前者前者f/f為為105，后者可達，后者可達10101011。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路4 4、石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路(1) 石英晶體石英晶體振蕩器電路振蕩器電路 石英晶體工作在哪個區(qū)？石英晶體工作在哪個區(qū)？ 是哪種典型的正弦波振蕩是哪種典型的正弦波振蕩電路？電路？ 石英晶體工作在哪個區(qū)？石英晶體工作在哪個區(qū)？ 兩級放大電路分別為哪種兩級放大電路分別為哪種基本接法？基本接法？ C1的作用？的作用？（a）并聯(lián)型電路）并聯(lián)型電路（b）串聯(lián)型電路）串聯(lián)型電路東華

19、大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU一、正弦波振蕩電路5 5、正弦波振蕩電路練習(xí)正弦波振蕩電路練習(xí)同同名名端？端？iU能產(chǎn)生正弦能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？波振蕩嗎？注意事項：注意事項：1. 放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；2. 斷開反饋，在斷開處加斷開反饋，在斷開處加 f=f0的輸入電壓；的輸入電壓；3. 找出在哪個元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。找出在哪個元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器1 1、概述概述(1) 電壓比較器的功能：電壓比較器的功能：比較

20、電壓的大小。比較電壓的大小。 廣泛用于各種報警電路。廣泛用于各種報警電路。 輸入電壓是連續(xù)的模擬信號；輸出電壓表示比較的輸入電壓是連續(xù)的模擬信號；輸出電壓表示比較的 結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況。結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況。 使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。(2) 電壓比較器的描述方法電壓比較器的描述方法 :電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uOf(uI) 電壓傳輸特性的三個要素：電壓傳輸特性的三個要素： （a）輸出高電平）輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL （b）閾值電壓）閾值電壓UT （c）輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓躍變的方向）輸

21、入電壓過閾值電壓時輸出電壓躍變的方向東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器1 1、概述概述（a）單限比較器：只有一個閾值電壓）單限比較器：只有一個閾值電壓（c）窗口比較器：）窗口比較器： 有兩個閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時輸出電壓躍變兩次。有兩個閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時輸出電壓躍變兩次。（b）滯回比較器：具有滯回特性）滯回比較器：具有滯回特性 輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓 單單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷赫{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷?T2T1UUU (3) 幾種常用的電壓比較器

22、幾種常用的電壓比較器東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器1 1、概述概述 (4) 集成運放的非線性工作集成運放的非線性工作電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋。電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋。集成運放工作在非線性區(qū)的特點集成運放工作在非線性區(qū)的特點（a) 凈輸入電流為凈輸入電流為0（b) uP uN時，時， uOUOM uP 0 時時 uO UOM; uI 0 時時 uO UOM 集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護集成運放的集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護集成運放的輸入端，需加輸入端限幅電路。輸入端，需加輸入端限幅電路。集成運放的凈輸入集

23、成運放的凈輸入電壓最大值為電壓最大值為UD東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器 (1) 過零比較器過零比較器輸出限幅措施輸出限幅措施為適應(yīng)負載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。為適應(yīng)負載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)不可缺少！不可缺少！2 2、單限比較器單限比較器東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器 (1) 過零比較器過零比較器輸出限幅電路輸出限幅電路uO UZ（1）保護輸入端）保護輸入端（2）加速集成運放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換）加速集成運放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換電壓比較器的分析方法：電壓比較器的分析方法

24、：（a a）寫出寫出 uP、uN的表達式，的表達式，令令uP uN，求解出的求解出的 uI即為即為UT；（b b）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；（c c）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸輸 出電壓出電壓的躍變方向。的躍變方向。2 2、單限比較器單限比較器東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器 (2) 一般單限比較器一般單限比較器得:令,uuuRRRURRRu0PNI211REF212N （a）若要）若要UT 0，則應(yīng)如何修改電路？則應(yīng)如何修改電路？（b）若

25、要改變曲線躍變方向，則應(yīng)如）若要改變曲線躍變方向，則應(yīng)如 何修改電路？何修改電路？（c）若要改變）若要改變UOL、UOH呢？呢？REF12TURRU ZOUU 作用于反相輸入端作用于反相輸入端 UREFURH時，時，uO1= uO2= UOM，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止；截止； uO= UZ。當(dāng)當(dāng)uIURH時，時，uO2= uO1= UOM，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止；截止； uO= UZ 。當(dāng)當(dāng)URLuI URH時，時， uO1= uO2= UOM，D1、D2均截止；均截止； uO= 0。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器5、練習(xí)練習(xí)已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如

26、圖所示，說出它們已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫出各電，畫出各電路輸出電壓的波形。路輸出電壓的波形。同相輸入同相輸入單限比較器單限比較器東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU二、電壓比較器5、練習(xí)練習(xí)已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫出各電，畫出各電路輸出電壓的波形。路輸出電壓的波形。反相輸入滯回比較器東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER

27、 DHU二、電壓比較器5、練習(xí)練習(xí)已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫出各電，畫出各電路輸出電壓的波形。路輸出電壓的波形。窗口比較器東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路1、常見的非正弦波、常見的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波鋸齒波鋸齒波尖頂波尖頂波階梯波階梯波矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路

28、2、矩形波發(fā)生電路、矩形波發(fā)生電路輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)；若輸出為高電平時定義為第一暫輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)；若輸出為高電平時定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。（1） 基本組成部分基本組成部分 （a）開關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種情況，稱）開關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種情況，稱為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器。為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器。 （b）反饋網(wǎng)絡(luò)：自控，在輸出為某一狀態(tài)時孕育翻轉(zhuǎn)成）反饋網(wǎng)絡(luò)：自控，在輸出為某一狀態(tài)時孕育翻轉(zhuǎn)成另一狀態(tài)的條件。應(yīng)引入反饋。另一狀態(tài)的條件。應(yīng)引入反饋。 （c）延遲環(huán)節(jié)：使得兩個狀態(tài)均維持一定的時間，決定）

29、延遲環(huán)節(jié)：使得兩個狀態(tài)均維持一定的時間，決定振蕩頻率。振蕩頻率。利用利用RC電路實現(xiàn)。電路實現(xiàn)。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路2、矩形波發(fā)生電路、矩形波發(fā)生電路Z211TURRRU 反向充電路徑：反向充電路徑：地地C R uO（UZ）RC 回路回路ZU滯回比較器滯回比較器ZU（2）電路組成電路組成正向充電路徑：正向充電路徑：uO（+UZ）RC 地地東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路2、矩形波發(fā)生電路、矩形波發(fā)生電路（3）分析方法分析方法方法方法1： 設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，看是否能自動翻設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，

30、看是否能自動翻轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。方法方法2： 電路合閘通電，分析電路是否有兩個暫態(tài)，而無電路合閘通電，分析電路是否有兩個暫態(tài)，而無穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)。設(shè)合閘通電時電容上電壓為設(shè)合閘通電時電容上電壓為0，uO上升，則產(chǎn)生正反饋過程：上升，則產(chǎn)生正反饋過程：uO uN uO ，直至直至 uOUZ， uP+UT，第一暫態(tài)。第一暫態(tài)。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路2、矩形波發(fā)生電路、矩形波發(fā)生電路（3）分析方法分析方法電容正向充電，電容正向充電，t uN，t ， uN UZ；當(dāng)當(dāng)uN +UT繼續(xù)繼續(xù)增大增大時，時， uO翻轉(zhuǎn)

31、翻轉(zhuǎn)，從從+ UZ跳跳變?yōu)樽優(yōu)?UZ， uPUT，電路進入第二暫態(tài)。電路進入第二暫態(tài)。電容反向充電，電容反向充電，t uN，t ， uN - UZ；當(dāng)當(dāng)uN UT繼續(xù)繼續(xù)減小時，減小時， uO從從- UZ跳跳變?yōu)樽優(yōu)?UZ， uP+UT，電路返回第電路返回第一暫態(tài)。一暫態(tài)。第一暫態(tài)：第一暫態(tài)：uOUZ， uP+UT。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路2、矩形波發(fā)生電路、矩形波發(fā)生電路（4）波形）波形分析分析)21ln(2213RRCRT %50k TT 占空比脈沖寬度脈沖寬度根據(jù)三要素，即初始值、終了值、時間常數(shù)求出：根據(jù)三要素，即初始值、終了值、時間常數(shù)求

32、出：東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路2、矩形波發(fā)生電路、矩形波發(fā)生電路（5）占空比可調(diào)電路）占空比可調(diào)電路 正向充電和反向充電時間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。正向充電和反向充電時間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。為了占空比調(diào)節(jié)范圍大，為了占空比調(diào)節(jié)范圍大，R3應(yīng)如何取值？應(yīng)如何取值？東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路3、三角波發(fā)生電路、三角波發(fā)生電路（1）電路組成電路組成 ： 用積分運算電路可將方波變?yōu)槿遣āＳ梅e分運算電路可將方波變?yōu)槿遣?。兩個兩個RC環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)實際電路將兩個實際電路將兩個RC 環(huán)節(jié)合二為一環(huán)節(jié)合二為一為什么采用同

33、相輸為什么采用同相輸入的滯回比較器？入的滯回比較器？ZUuO要取代要取代uC，必須改變輸入端。，必須改變輸入端。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路3、三角波發(fā)生電路、三角波發(fā)生電路（2）工作原理：工作原理：滯回比較器滯回比較器積分運算電路積分運算電路求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素UOH 、 UOL ， UT， uI過過UT時曲線的躍變方向。時曲線的躍變方向。東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路3、三角波發(fā)生電路、三角波發(fā)生電路（2）工作原理：工作原理：滯回比較器滯回比較器積分運算電路積分

34、運算電路)()(11O12O13OtuttuCRu ZO1N1P1O212O1211P10UuuuuRRRuRRRu ，Z21OMURRU 東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路3、三角波發(fā)生電路、三角波發(fā)生電路（3）振蕩）振蕩原理：原理：合閘通電，通常合閘通電，通常C 上電壓為上電壓為0。設(shè)。設(shè)uO1 uP1 uO1，直至，直至uO1 UZ（第一暫態(tài)）；積分電路反向積分，（第一暫態(tài)）；積分電路反向積分，t uO，一旦，一旦uO過過 UOM ，uO1從從 UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ （第二暫態(tài)）（第二暫態(tài)） 。 東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路3、三角波發(fā)生電路、三角波發(fā)生電路（3）振蕩）振蕩原理：原理： 積分電路正向積分，積分電路正向積分，t uO， 一旦一旦uO過過 UOM ，uO1從從 UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ ，返回第一暫態(tài)。重復(fù)上述過程，產(chǎn)生，返回第一暫態(tài)。重復(fù)上述過程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。周期性的變化，即振蕩。 東華大學(xué)電路電子中心 E.E.CENTER DHU三、非正弦波發(fā)生電路3、三角波發(fā)生電路、三角波發(fā)生電路（4）波形分析）波形分析：)(21OM