9.4非正弦产生

1、9.4非非正弦波信号正弦波信号 产生电路产生电路9.4.1 电压比较器电压比较器9.4.2 方波产生电路方波产生电路第第 9章信号产生电路章信号产生电路9.4.3 距齿波产生电路距齿波产生电路9.4.0 9.4.0 比较器概述比较器概述 将一个模拟电压信号与一将一个模拟电压信号与一参考电压参考电压相比较，输相比较，输出一定的高低电平。出一定的高低电平。1、功能：、功能：2、构成：、构成：运放组成的电路处于运放组成的电路处于非线性状态非线性状态，输出，输出与输入的关系与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。是非线性函数。uuu-+ui+OA+uoui0+UOM-UOM开环开环1 1）运放工作在

2、非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。）运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。3 3、运放工作在非线性状态基本分析方法、运放工作在非线性状态基本分析方法2 2）. . 运放工作在非线性状态的分析方法：运放工作在非线性状态的分析方法： 若若U+U- 则则UO=+UOM ； 若若U+U- 则则UO=-UOM ； 虚断（运放输入端电流虚断（运放输入端电流=0） 注意：此时不能用虚短！注意：此时不能用虚短！uuu-+ui+OA+uoui0+UOM-UOM9.4.1 电压比较电压比较器器( (Comparer) )一、单一、单门门限电压比较器限电压比较器功能：功能：类型类型基本比较器基本比

3、较器即简单比较器即简单比较器( (单门限单门限) )迟滞比较器迟滞比较器( (施密特触发器施密特触发器) ) (双门限双门限)比较比较被测试信号与标准信号被测试信号与标准信号电压大小。电压大小。8uIuOOuIuO1. 过零电压比较器过零电压比较器uI= u- 0UOmax- -UOmaxUOHUOL（门限电平（门限电平=0）uuu-+ui+OA+OuIuO2. 同相输入单门限比较器同相输入单门限比较器(与参考电压比较与参考电压比较)8uIUREF UZUZUREFuI UREF门限门限电压电压 UT特点特点:1) )工作在非线性区工作在非线性区2) )不存在虚短不存在虚短 ( (除了除了uI

4、 = UREF 时时) ) 3) )存在虚断存在虚断门限电压门限电压 UT = UREF当当ui UR时时 , uo = UoH当当ui UR时时 , uo = UoL 阈值电压阈值电压 Vth=UR3. 若若ui从反相端输入从反相端输入? +uouiURuoui0UoHUoLUR当当ui UR时时 , uo = UoL 3. 若若ui从反相端输入从反相端输入阈值电压阈值电压 Vth=UR求阈值电压的方法求阈值电压的方法 写出运放两个输入端电压的表达式，令写出运放两个输入端电压的表达式，令两者相等两者相等（V+=V-） ，解得的解得的ui就是就是Vth。画传输特性曲线的方法画传输特性曲线的方法

5、同相输入同相输入的比较器：的比较器：uo = UoH时，曲线水平部时，曲线水平部分往横轴的正方向延伸；分往横轴的正方向延伸；uo = UoL时，曲线水时，曲线水平部分往横轴的负方向延伸。平部分往横轴的负方向延伸。(上行上行)反相输入反相输入的比较器：的比较器：uo = UoH时，曲线水平部时，曲线水平部分往横轴的负方向延伸；分往横轴的负方向延伸；uo = UoL时，曲线水时，曲线水平部分往横轴的正方向延伸。平部分往横轴的正方向延伸。(下行下行) +uouitui例：例：利用电压比较器将正利用电压比较器将正弦波变为方波。弦波变为方波。uotUoHUoLVI-+VoVRRD1D2ttVoVIVR例

6、例2VomaxVominVoVIVRVomin=（Vz+VD）Vomax=Vz+VD3. 限幅电路限幅电路使输出电压为一稳定的确定值使输出电压为一稳定的确定值（1）用稳压管稳定输出电压）用稳压管稳定输出电压当当ui uR时时 , uo = -(UZ+VD )（2）稳幅电路的另一种形式：）稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反馈回路中将双向稳压管接在负反馈回路中uoui0+UZ-UZuu+-u+uAOiDZRR当当ui 0时时 , uo = -UZ当当ui uP 时，时， uO = - -UZ当当 uI uP 时，时， uO = +UZ当当 uI = uP 时，时， 状态翻转状态翻转212Z

7、1REFTRRRURUU 212Z1REFTRRRURUU - - - -例：例：R1 = 30 k ，R2 =15 k ,UZ = 6 V, UREF = 0, 求求 UT。)(V 23015156 V)( 23015156-TT- - - - UU，特点特点:电路中使用正反馈电路中使用正反馈运放工作在非线性区运放工作在非线性区UT+称称上门限电压上门限电压UT-称称下门限电压下门限电压P418特点：特点：2) )传输特性传输特性RR18uIUREFR2R3 UZuOOuIuOUT+UT- -UZ- -UZ当当 uI 逐渐增大时逐渐增大时 只要只要 uI UT+ ，则，则 uO = - -U

8、ZUT+ UT-， uI 再增加，再增加， uO保持保持UoL不变。不变。当当 uI 逐渐减小时逐渐减小时只要只要 uI U T- - ，则，则 uO = - -UZ一旦一旦 uI UT+ , 即即 u- u+ ,uo 下下翻翻。 设设uC初始值初始值uC(0+)= 0 此时，此时，C 经输出端经输出端uouo放电。放电。再反向充电再反向充电2. 当当uo = -UOM 时，时，u+=UL=uT-uc降到降到UL时，时，uo上翻上翻。UHuctUL当当uo 重新回到重新回到UOM 以后，电路又进入另一个以后，电路又进入另一个周期性的变化。周期性的变化。+RR1R2C+ucuo完整完整输出输出波

9、形波形R1C8R2R3 UZuOR积分积分电路电路 滞回比较器滞回比较器- -UZ uO uCtUT+UT-UZ3. 振荡频率振荡频率212ZTRRRUU 212ZTRRRUU - - - -)21ln(212RRRCT Tf1 占空比占空比 = 50%P423P423（式（式9.4.79.4.7）例例:方波发生器方波发生器-+RD1D2R1R2Rf4 4、占空比可调的方波发生器、占空比可调的方波发生器UZuo0t- UZ 改变电位器改变电位器 RW 的滑动端，就改变了冲放电的的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。时间，从而使方波的占空比可调。u+A+-u+u1RfRZRZD

10、1D2DORWRCuC9.4.3 三角波及锯齿波信号发生器三角波及锯齿波信号发生器电路结构：电路结构：(同相输入同相输入)迟滞比较器迟滞比较器+反相积分器反相积分器一一. 三角波发生器三角波发生器(P424图图9.4.10(a)无无D,R5)u+R+A1+RZ-2ZDu4Ro2+R1R35RCuuo1A2工作原理工作原理：若若uo1=+UZ， uo2， u+ 。)(0dt12o01o42o - - uuCRut2o2121o211uRRRuRRRu 当当u+ 0 =u-时，时， uo1翻转为翻转为-UZ。若若uo1=-UZ， uo2， u+ 。 当当u+ 0 =u-时，时， uo1翻转为翻转为

11、+UZ。波形图波形图振荡周期：振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t - UZTuR-+Z+uRR+12A1u4R+CA2RZD5+uo1o2ZTURRU21 ZTURRU21- - - -2414RCRRT UREF = 0 二二.锯齿波发生器锯齿波发生器(P424图图9.4.10(a)改变积分器的正反向改变积分器的正反向充电时间常数充电时间常数uZo1Ro23Zu+RR5+Du4uRA1-R+1A2+2C+RD6Ruo1=+UZ，D截止，截止，充电充电时间常数：时间常数：R4C。uo1=-UZ，D导通，导通，充电时充电时间常数：间常数：(R6R4)C。+UZuo10t - UZ

12、R6R49.5 8038 集成函数发生器简介集成函数发生器简介EECC32VVEECC31VV I01电子开关 当当 Q = 0，S 断开，断开， C 充电充电 (I01) 至至 2/3VCCQ = 1当当 Q = 1，S 闭合，闭合，C 放电放电 (I02 - -I01) 至至 1/3VCCQ = 0当当 I02 = 2I01，引脚，引脚 9 输出方波，引脚输出方波，引脚 3 输出三角波；输出三角波；当当 I02 2I01，引脚引脚 9 输出矩形波，引脚输出矩形波，引脚 3 输出锯齿波。输出锯齿波。1. 原理原理88+VCCRRRRSCI01I02uC- -VEE或地或地QQ反相器反相器电压

13、跟随器电压跟随器正弦波变换器正弦波变换器第第 9 章信号产生电路章信号产生电路2. 应用应用12345678ICL8038141312111091314正弦波正弦波失真度调整失真度调整正弦波失正弦波失真度调整真度调整正弦波输出正弦波输出三角波输出三角波输出矩形波输出矩形波输出调频偏置调频偏置电压输入电压输入调频偏置调频偏置电压输出电压输出接电阻接电阻 RA接电阻接电阻 RB接电容接电容 C+VCC- -VEE (或地或地)调占空比和正弦波失真调频率调占空比和正弦波失真RP2RP4 RP1+VCC- -VEERRAICL8038451310 11128RBRP3CC1692第第 9 章信号产生电

14、路章信号产生电路本章小结本章小结1正弦波振荡的条件：正弦波振荡的条件： AF=1 （振幅条件）（振幅条件） （相位条件（相位条件n2FA正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成。正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成。2正弦波振荡电路主要有正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和振荡电路和LC振荡电路两种。振荡电路两种。RC振荡电振荡电路主要用于中低频场合，路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊的荡电路是一种特殊的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。3当运放开环工作或引入正反馈时，运放工作在非线性状态。其分析当运放开环工作或引入正反馈时，运放工作在非线性状态。其分析方法为：方法为： 若若U U+ +U U- - 则则U UO O=+U=+UOMOM； 若若U U+ +U U- - 则则U UO O=-U=-UOMOM。 虚断（运放输入端电