模電ppt課件 第九章 信號(hào)產(chǎn)生電路

第九章波形產(chǎn)生和變換電壓比較器非正弦波產(chǎn)生電路方波發(fā)生器方波三角波發(fā)生器波形變換電路簡(jiǎn)單電壓比較器滯回比較器窗口比較器三態(tài)比較器9.1電壓比較器電壓比較器功能功能:

比較兩個(gè)電壓的大小比較結(jié)果以輸出高或低電平來(lái)表示用集成運(yùn)放和電阻、二極管等放構(gòu)成集成電壓比較器電壓比較器中運(yùn)放的工作特點(diǎn)1.工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)

2.

大多數(shù)情況下工作在非線性區(qū)域,輸出與輸入不成線性關(guān)系,只有在臨界情況下才能使用虛短,虛斷概念3.

輸出高電平或者低電平,呈現(xiàn)為開關(guān)狀態(tài)V+>V–時(shí),Vo為高V+<V–時(shí),Vo為低比較器的分析方法1.求出閾值:輸出從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平時(shí)（這時(shí)運(yùn)放的兩個(gè)輸入端之間可視為虛短虛斷）所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。2.分析輸入與輸出的關(guān)系,畫出傳輸特性9.2.1簡(jiǎn)單電壓比較器過(guò)零比較器：

過(guò)零電壓比較器是典型的幅度比較電路，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖所示。簡(jiǎn)單電壓比較器

將過(guò)零電壓比較器的一個(gè)輸入端從接地改接到一個(gè)電壓值VREF

上,就得到電壓幅度比較器，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖所示。電壓幅度比較器：過(guò)零比較器應(yīng)用同相比較器反相比較器反相比較器波形圖同相比較器波形圖?傳輸特性?限幅比較器同相端與反相端間的電壓?輸出幅度?同相端與反相端間的電壓?輸出幅度?+_R1R2vivoVD=0.7VVD=.2VVZ+_R1R2vivoVD=0.7V9.2.2滯回比較器a.反相輸入滯回比較器臨界狀態(tài)下有:vI-+AR2vOR1R3±VZVRvNvP滯回比較器當(dāng)vI從VT-逐漸增大，增大到vI≥VT+時(shí)，vo=-Vz

vP=VT-當(dāng)vI<VT-時(shí)，vo=+Vz

vP=VT+當(dāng)vI從VT+逐漸減小，減小到vI≤VT-時(shí)，vo=+VzvP=VT+(VR=0V)vI-+AR2vOR1R3±VZVRvNvP滯回比較器輸入輸出波形VT+VT-(VREF=0V)滯回比較器臨界狀態(tài)下有:b.

同相滯回比較器vI-+AR2vOR1R3±VZVRvPvN同相滯回比較器電壓傳輸特性VT+VT-(VREF=0V)vRVT+VT-vIvOVOHVOL滯回比較器應(yīng)用為了提高簡(jiǎn)單電壓比較器的抗干擾能力滯回比較器應(yīng)用正弦波變換為矩形波有干擾正弦波變換為方波9.2.3窗口比較器設(shè)R1=R2，則有：

當(dāng)vI＞VH時(shí)，vO1為高電平，D3導(dǎo)通；vO2為低電平,D4截止，vO=vO1

=

VOH。窗口比較器當(dāng)VH

＞vI＞

VL時(shí)，vO1為低電平，vO2為低電平，D3、D4截止，vO為0V；傳輸特性當(dāng)vI＜

VL時(shí)，vO2為高電平，D4導(dǎo)通；vO1為低電平，D3截止，vO=vO2=

VOH。9.2.4

三態(tài)比較器vI-+A2vOR3R4±VZVRL-+A1R1R2VRHD1D2vo1vo2R5vOvIVRLVRHVOHVOL9.3非正弦波產(chǎn)生電路占空比=T1T矩形波方波TTL波

矩形波發(fā)生電路的基本工作原理方波經(jīng)積分變?yōu)槿遣?矩形波積分變?yōu)殇忼X波9.3.1方波發(fā)生電路

方波發(fā)生電路是由滯回比較電路和RC定時(shí)電路構(gòu)成的，電路如圖所示。方波發(fā)生電路工作原理(2)當(dāng)vc=VN≥VP時(shí)，vo=-VZ，所以：電容C放電，vc

開始下降。(1)電源剛接通時(shí),設(shè)：電容C充電，vc

開始升高；(3)當(dāng)vc=VN≤Vp時(shí)，vo=+VZ，返回初態(tài)。方波發(fā)生電路輸出波形

方波周期Ｔ用過(guò)渡過(guò)程公式可以方便地求出：∞其中：過(guò)渡過(guò)程公式：t1t2方波發(fā)生電路波形周期計(jì)算t1t2方波發(fā)生電路改進(jìn)—占空比可調(diào)的矩形波電路

為了改變輸出方波的占空比，應(yīng)改變電容器C的充電和放電時(shí)間常數(shù)。占空比可調(diào)的矩形波電路如圖。

C充電時(shí)，充電電流經(jīng)電位器的上半部、二極管D1、Rf；

C放電時(shí)，放電電流經(jīng)Rf、二極管D2、電位器的下半部。矩形波電路的占空比可調(diào)占空比為：

其中，是二極管D2的導(dǎo)通電阻。即改變的中點(diǎn)位置，占空比就可改變。

其中，是電位器中點(diǎn)到上端電阻，是二極管D1的導(dǎo)通電阻。思考題：思考題：正弦振蕩與非正弦振蕩的原理有什么不同之處？9.3.2三角波方波發(fā)生電路

三角波發(fā)生器的電路如圖所示。它是由滯回比較器和積分器閉環(huán)組合而成的。積分器的輸出反饋給滯回比較器，作為滯回比較器的輸入電壓VI。三角波方波發(fā)生電路工作原理(1)當(dāng)vO1=+VZ時(shí),則電容C充電,同時(shí)vO按線性逐漸下降，當(dāng)使A1的VP

略低于VN(0)時(shí)，vO1

從+VZ跳變?yōu)?VZ。(2)

在vO1=-VZ后，電容C開始放電，vO按線性上升，當(dāng)使A1的VP略大于零時(shí)，vO1從-VZ跳變?yōu)?VZ

，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。vO的上升時(shí)間和下降時(shí)間相等，斜率絕對(duì)值也相等，故vO為三角波。三角波方波發(fā)生電路輸出波形峰值

輸出峰值:方波跳變時(shí)：VP=VN=0，VO1=±VZ

Vo1m=VZ3.三角波方波發(fā)生電路輸出波形周期振蕩周期：4.三角波方波發(fā)生電路改進(jìn)—鋸齒波發(fā)生電路

為了獲得鋸齒波，應(yīng)改變積分器的充放電時(shí)間常數(shù)。鋸齒波發(fā)生器的電路如圖所示。圖中的二極管D和R'將使充電時(shí)間常數(shù)減為(R∥R')C，而放電時(shí)間常數(shù)仍為RC。鋸齒波電路的輸出波形鋸齒波周期可以根據(jù)時(shí)間常數(shù)和鋸齒波的幅值求得。鋸齒波的幅值為：vo1m=Vzvom=Vz

R1/R2于是有：5.壓控鋸齒波脈沖波發(fā)生器VP利用VP控制矩形波的占空比，VP<VZVo1=+VZ時(shí)電容充電電流：(VZ-VP)/RVo1=-VZ時(shí)電容充電電流：-(VZ+VP)/R鋸齒波輸出峰值：9.4波形變換電路周期性變化的信號(hào)方波三角波比較器積分器微分器鋸齒波正弦波精密整流

三角波→鋸齒波三角波上升的半個(gè)周期中,方波為負(fù),使T夾斷,這時(shí)vo=vi三角波下降的半個(gè)周期中,方波為正,使T工作在可變電阻區(qū),與其他電阻相比其阻值可忽略。這時(shí)vo=-viARf=RR