第9章波形發(fā)生電路和集成運放非線性應用

第九章 波形發(fā)生電路和集成運放的非線性應用正弦波振蕩電路電壓比較電路非正弦波發(fā)生電路習題：9-4、9-5、9-6、9-7、9-9

、9-16

、9-17

、9-22（1.

2.

3.）1重點與難點重點：正弦波振蕩電路的組成及振蕩條件的判斷;橋式RC正弦波振蕩電路的組成和工作原理;LC正弦波振蕩電路的組成和工作原理;比較器電壓傳輸特性的分析方法;矩形波、三角波、鋸齒波振蕩電路的波形分析。難點：本章所講述的電路具有一定的綜合性，既含有集成運放工作

性區(qū)的積分運算電路，又含有集成運放工作在非線性區(qū)的滯回比較器，因而給學習帶來一定的

。29.1

正弦波振蕩電路第9章9.19.1.

1

概述自激振蕩是指：即使放大電路的輸入端不加信號，它的輸出端也會出現(xiàn)某一頻率和幅度的波形。在這個頻率點上，負反饋電路已經(jīng)轉變?yōu)檎答侂娐?。負反饋放大電路的自激振蕩是要消除的，而正弦波發(fā)生電路就是利用這種自激振蕩的現(xiàn)象來產(chǎn)生正弦信號。這里，人為引入了正反饋。3第9章9.1正弦波發(fā)生電路的框圖正弦波發(fā)生電路的框圖在正弦波發(fā)生電路中，人為地接成正反饋。4X

idX

fX

i

電路的輸入信號

電路的凈輸入信號電路的反饋信號o

電路的輸出信號X第9章9.1正弦波發(fā)生電路的框圖反饋信號能完全代替原來的凈輸入信號，即0i即使輸入信號

X，當X

f

出信號

。X

o

時Xid，仍可以產(chǎn)生輸

X

f

F

X

o

X

o

A

X

id

X

f

X

id

F

X

o

X

o

/

A存在AF

11.正弦波發(fā)生電路的自激條件5AF是正1弦波發(fā)生電路中能維持等幅自激振蕩的平衡條件。因為，、是A復F數(shù)，所以式包含幅值條件和相位條件，即(n為整數(shù))AF

1

2nA

F幅值條件6相位條件要建立振蕩（起振），電路須滿足正反饋條件即：大于

AF

A

，

F同時2使n反饋信號凈輸X入f

信號

。

，id才能使電路中自激振蕩和輸出信號由小到大建立起來。起振的幅值條件：AF

172.正弦波發(fā)生電路的組成部分8一般由以下基本部分組成：寬頻帶放大電路；引入正反饋的反饋網(wǎng)絡；選頻網(wǎng)絡；正弦波發(fā)生電路的輸出波形應是單一頻率的正弦波，要求電路只在所需的頻率上滿足起振和維持振蕩的條件。選頻網(wǎng)絡可設置在放大電路或正反饋網(wǎng)絡中。通常正反饋網(wǎng)絡和選頻網(wǎng)絡合二為一。94.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。電路滿足起振條件后，輸出信號將逐漸增大。當幅值增大到一定程度后，放大電路中的晶體管進入飽和或者截止區(qū)，輸出波形將產(chǎn)生失真。故電路中還必須有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，其作用是在振蕩建立后，使幅值條件從AF

1

自動演變?yōu)锳F

1

，使輸出波形基本不失真。103.正弦波發(fā)生電路的分析方法分析電路的組成;是否包含放大、反饋、選頻和穩(wěn)幅等基本環(huán)節(jié)。分析放大電路能否正常工作;是否有合適的靜態(tài)工作點,動態(tài)信號是否能夠輸入、輸出和放大。檢查電路能否滿足自激條件；檢查相位平衡條件和幅值平衡條件，關鍵檢查相位平衡條件。（4）估算振蕩頻率f（0

。）0取決于選頻網(wǎng)絡參數(shù)。RC正弦波發(fā)生電路、

LC正弦波發(fā)生電路、石英晶體正弦波發(fā)生電路。RC正弦波發(fā)生電路振蕩頻率較低，一般在1MHz以下；

LC正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率都在1MHz以上；石英晶體正弦波發(fā)生電路也可等效為LC正弦波發(fā)生電路，其振蕩頻率十分穩(wěn)定。正弦波發(fā)生電路類型分為：119.1.2 RC正弦波發(fā)生電路12RC正弦波發(fā)生電路可分為：為RC串、并聯(lián)電路式（橋式）、移相式、雙T電路式等類型。最常用的是RC串、并聯(lián)電路式。1．RC串、并聯(lián)電路的選頻特性電路由

和R1

的C串1

聯(lián)以及和R的2

并C聯(lián)2

組合串聯(lián)而成，它在RC正弦波發(fā)生電路中既是反饋網(wǎng)絡又是選頻網(wǎng)絡。13Z1

R1

1/

jC12

2R22221

jR

CZ

R

//

1

/

jC

)1411R1

1

/

jC1

1

jR2

C22

11

22112

21

jR

CR2R2R

CR

C

)

j(RC

R(1

C2

U

oZ1

Z

2F

U

f

Z

2通常取R1

R2

RC1

C2

C0

)10

3

j(

F

電路的特征角頻率：RC10

)15112

11

221C2

R1(1

)

j(R

C

C

RR

CU

oF

U

f

1610

0

)3

j(

F

10

0

)

29

(F

相頻特性為：3(

0

)0

arctgF幅頻特性為：幅值最大為1/30

0F

0在特征（諧振）頻率點上RC串并聯(lián)網(wǎng)絡呈電阻性。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的頻率特性

時0

0，

F1170

RCF幅值最大，為1/32．RC橋式正弦波發(fā)生電路（1）電路組成由RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡和同相比例運算電路構成。RC橋式正弦波發(fā)生電路和

為集成運放18引入負反饋，該反饋網(wǎng)絡沒有選頻作用。FR1RRC串、并聯(lián)電路為集成運放引入了另一個反饋（正反饋），它既是選頻網(wǎng)絡又是反饋網(wǎng)絡。（2）振蕩條件和起振條件1）產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件利用瞬時極性法判斷電路引入了正反饋。電路滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。斷開到運放同相輸入端的連線，加入瞬時極性為正的電壓 。在某一頻率點U

f和

Uo'iU0

上，U

f

極性相同。192）產(chǎn)生振蕩的起振條件和幅值平衡條件同相比例電路電壓增益為：RF0已知當

時

，Au

1

R'F

1320起振條件為AF

1RF

2R'維持振蕩的幅值平衡條件：RF

2R'（3）振蕩的穩(wěn)幅和穩(wěn)頻1）振蕩幅值的穩(wěn)定對于實際的正弦波發(fā)生電路，電源電壓、溫度、濕度等外界因素的變化將導致晶體管和電路元件參數(shù)發(fā)生改變，從而破壞維持振蕩的幅值平衡條件。AF為了1

穩(wěn)定輸出電壓的幅值，可以在放大電路的負反饋回路中采用非線性元件來自動調整反饋的強弱。如溫控電阻。212振蕩頻率的穩(wěn)定在實用電路中往往要求正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率有一定的穩(wěn)定度。正弦波發(fā)生電路振蕩頻率穩(wěn)定的條件是相頻特性曲線

F

()

在附0

近的斜率小于零。即

0220d

FdRC橋式正弦波發(fā)生電路中，同相放大電路

的輸出電阻很小，可視為零；輸入阻抗很大，可忽略其對RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡的影響。所以電路的振蕩頻率就是RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡的特

征（諧振）頻率：（4）振蕩頻率

f（0

）0

的計算12RC0f

RC正弦波發(fā)生電路通常只能用作低頻和中頻正弦波發(fā)生電路（1Hz

1）MH。z233．RC移相式正弦波發(fā)生電路（1）電路組成和振蕩條件的實現(xiàn)放大電路是反相輸入的帶電壓并聯(lián)負反饋的運放電路。

A

180若要滿足相位平衡條件，反饋網(wǎng)絡還必須在某一特定的頻率點上再移相180，

使

A

F

024一節(jié)RC移相網(wǎng)絡可以移相0°～90°，需要滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件，必須有三節(jié)或者三節(jié)以上的移相電路。只需要調整

，RF就可以產(chǎn)生正弦波振蕩。2526（2）振蕩頻率的定量計算可以證明：

jRC

(RC

)

3

2U

'6

111

5(RC

)1Uo o

1RC

60

2RC

610f

振蕩時反饋系數(shù)為：29

1)

21101

5(0'Uo

(

j

)F

Uo

(

j0

)

RC為達幅值平衡，應有RA

F

29RRC移相電路的相頻特性RC移相式正弦波發(fā)生電路一般用于振蕩頻率固定且穩(wěn)定性要求不高的場合，其頻率范圍為幾

Hz～幾十kHz。)

227)31RC1RC1

5(

(6

F

arctg

RC4．雙T選頻網(wǎng)絡正弦波發(fā)生電路R和F

為R集1

成運放引入正反饋，雙T網(wǎng)絡引入負反饋，同時又是選頻網(wǎng)絡。雙T網(wǎng)絡特征頻率為：12RC0f

28調整可R1以改變正反饋量，使之既滿足起振要求，又不因正反饋過強而使波形嚴重失真。穩(wěn)壓管

V和S

用VS來2

穩(wěn)定輸出幅值。通常選其穩(wěn)1定電壓約為輸出不失真正弦波峰－峰值的1.5倍。雙T網(wǎng)絡比RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡具有更好的選頻特性。其缺點是頻率調節(jié)

，通常適用于需要產(chǎn)生固定頻率的場合。299.1.3 LC正弦波發(fā)生電路30LC正弦波發(fā)生電路通常用于產(chǎn)生高頻

(>1MHz)正弦信號。LC正弦波發(fā)生電路和RC正弦波發(fā)生電路相比，構成方法類似，其選頻網(wǎng)絡采用可調諧的LC回路。LC回路工作在諧振頻率時電路能提供較大的增益，而其余頻率的信號被大大衰減。31通用型集成運放的頻帶較窄，高速型集成運放成本高，故LC正弦波發(fā)生電路一般采用分立元件組成。由LC并聯(lián)諧振回路構成的正弦波發(fā)生電路分為變壓器耦合式和LC三點式兩大類。1．LC諧振回路的選頻特性LC正弦波發(fā)生電路中的選頻網(wǎng)絡大多采用LC并聯(lián)諧振回路。'一般畫法信號頻率低時容抗大，呈感性，信號頻率高時感抗大，呈容性，只有在諧振頻率點上網(wǎng)絡呈純阻性，且阻抗無窮大。諧振時電場能和磁場能相互轉換。：LC諧振回路的選頻特性。322．變壓器耦合式LC正弦波發(fā)生電路33根據(jù)LC回路的端點接到三極管電極的不同方式，變壓器耦合LC正弦波發(fā)生電路可分為三種類型：集電極調諧發(fā)射極調諧基極調諧放大電路是典型的工作

點穩(wěn)定電路，交流信號

能夠輸入、輸出和放大。（1）共射集電極調諧變壓器耦合LC正弦波發(fā)生電路1)電路分析：電路包含：共射放大、反饋網(wǎng)絡、LC選頻網(wǎng)絡和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（利用三極管的非線性實現(xiàn)）。C和B

為CE基極和發(fā)射極旁路電容，比LC諧振回路的C值大很多。34斷開反饋輸入點（基極畫×處），加入一個瞬時極性為(+)的信號，由此可得反饋接到基極點的極性也為(+)，滿足相位平衡條件。只要合理選擇變壓器原、副邊線圈的匝數(shù)和其他電路參數(shù)，幅值平衡條件就很容易得到滿足。2)用瞬時極性法判斷電路相位平衡條件35（2）共基發(fā)射極調諧變壓器耦合LC正弦波發(fā)生電路1)電路分析：交流基極接地，集電極與發(fā)射極同相位。通過互感耦合，反饋信號接發(fā)射極。

CB、CE為耦合電容。36上 的接射極點的瞬通過同名端和互感，L3U

f時極性也為(＋)。滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。2)用瞬時極性法判斷電路相位平衡條件斷開反饋輸入點（射極畫×處），加入瞬時極性為(＋)的信號，集電極瞬時極性也為(＋)。37（3）共射基極調諧變壓器耦合LC正弦波發(fā)生電路1)電路分析：交流射極接地，集電極與基極反相。通過互感耦合，反饋信號接基極。

CB、CE為耦合電容。38斷開反饋輸入點（基極畫×處），加入瞬時極性為(＋)的信號，通過反相放大及同名端和互感L， 接基極點的瞬時U

f極性也為(＋)。滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。2)用瞬時極性法判斷電路相位平衡條件39（4）各種變壓器耦合LC正弦波發(fā)生電路的比較與應用40共基放大電路的截止頻率高于共射放大電路，共基組態(tài)振蕩頻率較高且比較穩(wěn)定。變壓器耦合式正弦波發(fā)生電路應用廣泛，但頻率穩(wěn)定度不夠高。互感線圈的分布電容限制了頻率，一般只適合產(chǎn)生頻率不太高的中、短波的正弦振蕩。3.LC三點式正弦波發(fā)生電路41將并聯(lián)LC回路中的電容C或者電感L一分為二（或設置中間抽頭），LC回路就有三個端點。把這三個端點分別與三極管的三個極（或者集成運放的兩個輸入端和一個輸出端）相連，就形成了

LC三點式正弦波發(fā)生電路。這種電路又可以分為電感三點式和電容三點式兩類。（1）電感三點式LC正弦波發(fā)生電路放大電路為共基接法。該電路包括了正弦波發(fā)生電路的各個基本環(huán)節(jié)，放大電路能正常工作。電感三點式LC正弦波發(fā)生電路也叫哈脫萊（Hartley）振蕩電路。采用了集電極調諧型

LC并聯(lián)回路，可變電容器用于調節(jié)LC振蕩頻率。42用瞬時極性法，可以判斷電路滿足產(chǎn)生正弦振蕩的相位平衡條件。L比1值，能滿足起振的幅值條件。適當選擇電感

L、2振蕩頻率近似為:012

L'

Cf

2431L'

L

L

2LUf為L2上的電壓，極性下正上負。44由于諧振回路可以采取可變電容，其振蕩頻率可在較寬的范圍內調節(jié)，在需要經(jīng)常改變頻率的場合中得到廣泛應用。由于它的反饋電壓取自電感，它對高次諧波電抗大，故輸出波形中所含高次諧波大，波形較差。（2）電容三點式LC正弦波發(fā)生電路電容三點式LC正弦波發(fā)生電路也叫

比茲（Collpitts）振蕩電路。由瞬時極性法分析，電路滿足相位平衡條件。選擇合適的、C1的C比2值，電路能滿足起振的幅值條件Uf為C2上的電壓，極性下正上負。4546振蕩頻率近似為：012

LC'f

C1

C2C1C2C'

反饋電壓取自電容，高次諧波分量小，輸出波形較好。電容的容量可以選得很小，振蕩頻率高（可高達100MHz）。47（3）組成LC三點式正弦波發(fā)生電路的規(guī)律一般結構：同相輸入端（對應于三極管的射極e和場效應管的源極s）。a）反相放

）同相放大組成規(guī)律：為了滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件，同性質電抗（

和L1

或

L和2

）C1

的C中2

間點必須接集成運放的例9－1

電路，分析電路能否起振。為電容三點式正弦波發(fā)生電路，放大電路為結型場效應管組成的共源電路。應用組成規(guī)律分析，同性源極s，可知選頻網(wǎng)絡引入了正反饋，能振蕩。質的

C和1

中間點接管子的C的2用瞬時極性法進行分析，C1上的電壓為Uf，極性上正下負。(+)(-)(+)(-)(+)(-)48

17MHz49Hz2

LC'680

752

1.3106

680

75

1012110f

振蕩頻率：9.1.4

石英晶體振蕩電路50石英晶體振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度，適用于頻率穩(wěn)定性要求高的場合。其頻率穩(wěn)定度高于數(shù)量10級5

。石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應而制成的諧振器件。C0為靜態(tài)電容，

L模擬晶片慣性，C模擬晶片彈性，R為摩擦損耗。1．石英諧振器的電特性51符號等效電路當忽略R時，回路的等效電抗為：(C0

C

2

LC0

C)

2

LC

11

1

)C0

C

(L

X

(L

1

1

)C0

C石英晶體電抗X的頻率特性522．晶體振蕩電路石英晶體工作在和s

之間p，X呈感性的頻段內，它和兩個外接電容 和

C1C構2成了電容三點式正弦波發(fā)生電路。（1）并聯(lián)型晶體振蕩電路53（2）串聯(lián)型晶體振蕩電路石英晶體工作在

處

s，是串聯(lián)諧振，相當于純電阻。它接在電路的反饋網(wǎng)絡中，構成正反饋，滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。反饋網(wǎng)絡也是選頻網(wǎng)絡。調節(jié)電阻R可使電路滿足幅值平衡條件。549.2

電壓比較電路55電壓比較電路的功能是比較兩個電壓（如輸入電壓u

和I

參考電壓

U）R

的大小，并用輸出的高、低電平表示比較結果，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元。電壓比較電路在測量、控制以及波形發(fā)生等許多方面有著廣泛的應用。它的種類很多，如單門限比較電路，滯回比較電路以及窗口比較電路等等。9.2.1.

電壓比較電路特點1.電壓比較器的輸入、輸出信號輸入信號：模擬信號。輸出信號：高電平或低電平（二值信號）。使輸出電壓發(fā)生跳變時所對應的輸入電壓稱“閾值電壓”(或轉折電壓、門限電壓)，用UTH表示。56當集成運放處于開環(huán)工作狀態(tài)或引入了正反饋時，工作在非線性工作區(qū)。2.集成運放工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)3.電壓比較器電路輸入與輸出是非線性關系只要兩輸入端間有無窮小壓差，輸出電壓就可達到正最大值或負最大值。當UP>UN時，輸出+UOM

;當UP<UN時，輸出-UOM

。理想運放的差摸輸入電阻為無窮大。存在ip=iN=0運放輸出電壓跳變的臨界條件是：uN

up58第8章8

2輸出電壓高、低電平值UOH和UOL；閾值電壓UTH值；當輸入電壓變化經(jīng)過UTH時，輸出電壓躍變的方向。（是從UOH到UOL，還是從UOL到UOH

）4.畫電壓傳輸特性的三要素59當 小于零時，輸出電壓將達到正向最大值u略IU

OM當

u

I略大于零時，輸出電壓將達到負的最大值U。OMU

O和M的正、負向輸出電壓值。為U集OM

成運放飽和時9.2.2

單門限電壓比較電路此比較電路叫“過零比較電路”1.參考電壓U

R

06061電路傳輸特性單門限電壓比較電路也可采用同相輸入接法，這樣就獲得了輸出電壓跳變方向相反的電壓傳輸特性。

0UTH閾值電壓：略u

I當

時U

R，輸出為；U當OM大于u

I

時，輸U出R

為

。U

OM

U

R閾值電壓：

U

TH2.參考電壓U

R

0（設UR為正值）62在實際的比較電路中，為了防止輸入電壓過大，損壞集成運放輸入級的晶體管，常在運放輸入端接入二極管限幅電路，雙向限制運放的輸入電壓。輸入限幅保護的過零比較電路具有輸入限幅保護的過零比較電路63為了滿足負載的需要，常在集成運放的輸出端加穩(wěn)壓管限幅電路，從而獲得合適的U

O和H

U。OL具有輸入、輸出限幅保護的比較電路6465例9-2

電路求閾值電壓，并畫出電路的電壓傳輸特性。，設穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為6V

。解：輸出電壓發(fā)生跳變的條件是：u

u

0

0u

R

u

IR2

R1此時有:因而有:THRIR2u

R1

U

U當u

I

U時TH

，u。

此0時

u，

u為

高uO電平，uO

U；Z

當時，u

IU

T，H為低u電

。平0

，uOuO

U

ZTHI

RR2u

R1

U

U（設UR為正值）思考：設R1=R2=5K，UR=2V,輸入為正弦波(幅值為5V），試對應輸入畫出電路的輸出波形。669.2.3

滯回比較電路單門限電壓比較電路有中，輸入電壓在閾值電壓附近任何微小變化都將引起輸出電壓的躍變。如果輸入中帶有噪聲，當輸入經(jīng)過閾值時，輸出可能發(fā)生多次跳變，能力差。67為解決

能力問題，電路中采用正反饋，比較電路具有了兩個閾值。這種電路的輸出既與當前的輸入電壓有關，又與輸入的歷史狀態(tài)有關，具有滯回特性，故叫做“滯回比較電路”，又叫做“觸發(fā)電路”。681．求閾值比較電路的輸出電壓發(fā)生跳變的臨界條件是：u

u2

369

R3U

R

R2

uOR

Ru利用疊加原理有：對應

u-u+

時的uI

即為UTH。又uO

U

ZR2

R3

R3UR

R2UZTH

1U2

3

R3U

R

R2U

ZTH

2R

RUu

Iu

u

I3702

R3U

R

R2

uOR

Ru設則71只有當輸入逐漸增大并達到正向電壓傳輸特性。因運放是反相輸入，當

u足I

夠負時,為uO高電平

。，

發(fā)U

T生H

1跳變uO，此為2．分析輸出和輸入之間的關系正向時在閾值電壓附近正反饋過程：u

IuOu

u

u正反饋的結果使輸出電壓uO

迅速變?yōu)閁。Z-6Vu

I性。當

足u

I夠正時，

為u低O

電平。當輸入逐漸減小并達到

，U輸TH出2

又一次發(fā)生跳變，這是負向電壓傳輸特+6V723．滯回電壓傳輸特性u

I滯回比較電路有兩個閾值電壓，其差叫做

“回差電壓”或“遲滯電壓”。U

思考：輸入為正弦波(幅值為

5V）時的輸出波形。734．滯回比較電路的應用u

I和單門限電壓比較電路相比，滯回比較電路有較強的 能力，不易產(chǎn)生誤跳變。滯回比較電路可應用在環(huán)境干擾比較大的場合用作波形整形。但由于存在遲滯電壓，工作精度不夠高。74例9－3

電路如圖，設穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值

UZ

6V畫出電路的傳輸特性；已知輸入信號波形，試對應畫出輸出波形。解：管擊穿。穩(wěn)壓管為集成運放引入了深度負反饋，。在u＋=u－的臨界點上，uo=0,穩(wěn)壓管未擊穿，負反饋支路電阻無窮大，相當開路，無負反饋。75只要

u

，u應

有uO，此U時OM穩(wěn)壓R2

R3R2u

u

OZu

uO

U在uO

跳變時，必有u

u

。)32RRZOu

U

(132R2TH O

R

RU

uuO

9V

3VUTH1．畫出電路的傳輸特性（根據(jù)三要素）的滯回比較電路有很強能力。當輸入波形不規(guī)則時，得到的輸出波形都是規(guī)則的矩形波。2.對應輸入畫輸出波形9.2.4

集成電壓比較器78由于電壓比較電路可將模擬信號轉換成二值信號，其響應速度快，傳輸延時短，廣泛用于模擬電路和數(shù)字電路的接口電路，79分類：按一個集成器件中所含比較器的數(shù)目，分為單、雙、四電壓比較器；按信號傳輸速度，可分高速、中速比較器；按功能，可分為普通型、高速型、低功耗型、低電壓型和高精度型；按輸出方式，可分為普通、集電極（漏極）開路、互補輸出等。雙電壓比較器LM119兩個輸出端并聯(lián)構成了“窗口比較電路”。809.3

非正弦波發(fā)生電路81矩形波、三角波、鋸齒波、尖頂波和階梯波等均為非正弦波。非正弦波發(fā)生電路的基本組成包括：電壓比較電路、反饋環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)。其中比較電路是關鍵環(huán)節(jié)。本節(jié)主要介紹矩形波、三角波和鋸齒波發(fā)生電路的組成、工作原理、波形分析和主要參數(shù)。矩形波發(fā)生電路是基礎，加上積分環(huán)節(jié)，就可組成三角波或鋸齒波發(fā)生電路。若在電壓比較電路的基礎上加上延遲和反饋環(huán)節(jié)，可使比較電路的輸出發(fā)生周期性跳變，從而產(chǎn)生振蕩。82和R1組C成“有延遲的反饋網(wǎng)絡”，電容兩端的電壓就是反饋電壓。為R4集成運放的限流電阻。9.3.1

矩形波發(fā)生電路R41.方波發(fā)生電路的組成和工作原理1）電路組成電路由滯回電壓比較電路和RC電路組成的。83設t

輸0

出電壓為：uO

U

ZuC

0

，則u

R2

R2

R3Z(U

)u通O隨之變?yōu)椋哼^

向1

電容

充C電，一旦

上u

升到略大于

時，u

輸出電壓 迅速地uO由 跳變到 。運U放Z

同相端電壓也U

Z(U

Z

)32R2'R

Ru

2)工作原理84如此周而復始，在輸出端將產(chǎn)生周期信號。此時，電容

通C

過電阻R1放電，電容兩端電壓逐漸下降。當

u下

降到略小于u時，

正反饋又產(chǎn)生作用，輸出電壓迅速地由跳變U

到Z

。U

Z853)工作波形電路中電容正向充電和反向放電的時間常數(shù)均為

R1C,且充放電的電壓幅值也相等，故輸出為方波信號，而電容兩端電壓波形近似為三角波。86874)方波周期的確定電容兩端電壓的變化規(guī)律為：

tuC

(t)

UC

()

[U

C

(0)

UC

()]e

R2

R2

R3Z(U

)CU

(0)UC

()

U

Z

R1C選取 起點，有：t為1R

t

R1CR2

R3uC

U

Z

[

2

UZ

(U

Z

)]e則可以得到方波的周期為：)321RT

2R

Cn(1

2RR

t

R1CR2

R3uC

U

Z

[

2

UZ

(U

Z

)]eR2

R3R2Z(U

)Cu

在t1～t2半周期內,電容放電的最后值為：882.矩形波發(fā)生電路1)電路組成與工作原理矩形波發(fā)生電路與圖方波發(fā)生電路的區(qū)別僅僅在于電容充、放電回路不同。矩形波發(fā)生電路的充電回路為VD1、R和C，放電回路為VD2、R’和C，工作原理與方波發(fā)生電路相似。89忽略VD1和VD2的導通壓降，電容充電時間常數(shù)為RC，放電時間常數(shù)為

R’C。輸出電壓處于高電平（電容充電）的時間為：31RT

RCn(1

2R2

)輸出電壓處于低電平（電容放電）的時間為：3902RT

R'

Cn(1

2R2

)T1

T2輸出波形的周期：T

T1

T2占空比為：RC

R'

C1

R'RT R

R'D

T1

1R改變

R即'

R可以改變占空比。91若則9.3.2

三角波發(fā)生電路1．電路組成和工作原理92圖中集成運放

為A1同相輸入的滯回電壓比較電路，集成運放

為A積2

分電路。壓為

分uO1

，

U經(jīng)Z壓后RP的向電容充電，線性下降u，O

2從而使

A1的同相端電壓1

2

UZ

R1u

uO

2

R2R

R

R

R11

2也下降。U跳Z變到。U

Z隨u之

變?yōu)?O1當

u略小于

u(=0)時，

u從u2R1

R2R1

R2U

R

u

Ru2

Z

1

O

2

2

2．工作原理設比較電路初始電93使電上升，從而使同相端電升于從跳uO1RP

容