模块4波形发生电路(下) 2

1、uoui0+UOM-UOM1. 过零比较过零比较电路电路（阈值阈值电电压压UT =0）uoui0+UOM-UOM7.2.2 单限比较电路单限比较电路uuu-+ui+OA+uu-u+iOu+Au+ u- tuituo+Uom-Uom例题：例题：利用电压比利用电压比较器将正弦波变为较器将正弦波变为方波。方波。uuu-+ui+OA+uoui0+UZ-UZ方法：方法：用用稳压管稳压管稳定输出电压稳定输出电压。忽略了忽略了UD限幅电路限幅电路 使输出电压为使输出电压为合适、合适、稳定的确定值稳定的确定值。uuZ+O+-AuZ+DuRi当当ui 0时时 , uo = +UZ当当ui UREF时时 , uo

2、 = +Uom当当ui UREF时时 , uo = -Uom 阈值电压阈值电压 UT = UREFuuU+i-uuAOREF运放处于运放处于开环状态开环状态uoui0+Uom-UomUREF当当ui UREF时时 , uo = -Uom 若若ui从反相端输入从反相端输入uuu-+ui+OA+UREF阈值电压阈值电压 UT = UREF当当ui UT时时 , u- 0=u+ , uo = -UZ 当当ui UT时时 , u- 0=u+ , uo = +UZ 因因u+=0UREFuiR1R2RuOuOVDZ 使使u-=0的的ui即阈值即阈值电压电压UT 或者说或者说ui为阈值电为阈值电压压UT时，

3、时，u-=0 根据虚断，有根据虚断，有1REF200RURUTREFTURRU12uoui0+UZ-UZUT 由由 可知可知 改变参考电压的大小和极性以及改变参考电压的大小和极性以及R1和和R2的阻的阻值，就可以改变阈值电压的大小和极性。若要改值，就可以改变阈值电压的大小和极性。若要改变变ui经过经过UT时时uo的跳变方向，则应将运放的两输的跳变方向，则应将运放的两输入端外接电路互换。入端外接电路互换。 分析电压传输特性三个要素的方法分析电压传输特性三个要素的方法是：是：REFTURRU12 通过研究运放输出端限幅电路确定通过研究运放输出端限幅电路确定UOL和和UOH； 写出写出u+和和u-的

4、表达式，令的表达式，令u+=u-，求得的，求得的ui即即UT； uo在在ui过过UT时的跳变方向决定于时的跳变方向决定于ui作用于运放作用于运放的哪个输入端。的哪个输入端。（a）为）为单限比较电路单限比较电路，uOUZ8V电压传输特性电压传输特性如图：如图：习题：习题：P141：2（a）、（）、（b） 由由 可知可知UT3VREFTURRU12（b）为）为过零比较电路过零比较电路，UOHUZ5V，电压传输特性电压传输特性如图：如图：习题：习题：P141：2（a）、（）、（b） UOLUD0.2V，UT0V7.2.3 滞回电压比较电路滞回电压比较电路特点特点：滞回电压比较滞回电压比较电路电路具有

5、滞回特性（即具有具有滞回特性（即具有惯性），因而具有一定的抗干扰能力；惯性），因而具有一定的抗干扰能力；电路中电路中引引入了入了正反馈正反馈 运放工作在非线性区运放工作在非线性区。指出：指出：单限比较电路中，输入电压在阈值电压附近单限比较电路中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跳变，不管的任何微小变化，都将引起输出电压的跳变，不管这种微小变化是由于输入信号还是来自外部干扰。这种微小变化是由于输入信号还是来自外部干扰。因此，因此，单限比较电路很灵敏，但抗干扰能力差单限比较电路很灵敏，但抗干扰能力差。工作原理工作原理：两个两个阈值阈值电压电压。ZoURRRuRRRu2112

6、11（+）（-）（-） 由瞬时极性法判由瞬时极性法判断，可知为断，可知为正反馈正反馈。R1R2uiRuOUZVDZ（-） 从运放输出端限幅电路得出，从运放输出端限幅电路得出，uo=UZ； u-=ui， 令令u+=u-，求得的，求得的ui即即UT，得出，得出ZTURRRU211反相输入滞回比较电路反相输入滞回比较电路（+）（-）（-） 当输入电压当输入电压ui等等于阈值电压时，输出于阈值电压时，输出电压如何变化？电压如何变化？R1R2uiRuOUZVDZ（-）假设假设ui= -，则，则u- u+ ，有有uo= -UZ，得，得u+= -UT ，只有当输入电压减小到超，只有当输入电压减小到超过过 -

7、UT，输出电压才会从，输出电压才会从 -UZ跳变为跳变为 +UZ。uoui0+UZ-UZUT+UT-设设ui , 当当ui = UT+时时, uo从从+UZ -UZR1R2uiRuOUZVDZuoui0+UZ-UZUT+UT-（+）（-）（-）R1R2uiRuOUZVDZ（-）UT+称上门限电压称上门限电压UT-称下门限电压称下门限电压UT+- UT-称为回差电压称为回差电压ZTURRRU211类似于磁滞回线类似于磁滞回线指出：指出：将两个阈值电压叠加一个相同的正电压或将两个阈值电压叠加一个相同的正电压或负电压，可使滞回电压比较电路的电压传输特性负电压，可使滞回电压比较电路的电压传输特性曲线向

8、右或向左平移。曲线向右或向左平移。方法：方法：将上图中将上图中R1的接地端接参考电压的接地端接参考电压UREF。R1R2uiRuOUZVDZUREF外加参考电压的外加参考电压的滞回电压比较电路滞回电压比较电路uoui0+UZ-UZUT1UT2R1R2uiRuOUZVDZUREF（1）当）当uo = +UZ时，时，REFZURRRURRRUu212211T1（2）当）当uo = -UZ时，时，REFZURRRURRRUu212211T2（c）为）为反相输入滞回比较电路反相输入滞回比较电路，uOUZ6V电压传输特性电压传输特性如图：如图：思考题：思考题：P141：2（c）、（）、（d）REFZUR

9、RRURRRU212211T由 得得UT14V，UT20V（d）为）为同相输入滞回比较电路同相输入滞回比较电路，uoUZ6V电压传输特性电压传输特性如图：如图：思考题：思考题：P141：2（c）、（）、（d）VuURRRURRRuTZ3212211令 得得UT11.5V，UT27.5V7.2.4 窗口电压比较电路窗口电压比较电路参考电压参考电压 UREF1 UREF2若若uI低于低于UREF2，运放，运放A1输输出低电平，出低电平，VD1截止，截止，A2输出输出高电平，高电平，VD2导通，输出电压导通，输出电压uO为高电平；为高电平；若若uI高于高于UREF1，运放，运放A1输出高电平，输出高

10、电平，VD1导通，导通，A2输出低电平，输出低电平，VD2 截止，输出电压截止，输出电压uO为高电平；为高电平；功能：功能：检测输入电压是否在两个给定电压之间。检测输入电压是否在两个给定电压之间。当当uI高于高于UR E F 2而低于而低于UREF1 时，时，A1、A2均输出低电均输出低电平，平， VD1、VD2均截止，输出均截止，输出电压电压uO 为低电平。为低电平。上门限电平上门限电平 UTH = UREF1下门限电平下门限电平 UTL = UREF2uIuOOUTHUTL结论：结论：当输入信号当输入信号uI UREF1时，输出为高电时，输出为高电平；当平；当 UREF2 uI UT+，就

11、有，就有u- u+，uo 立即由立即由UZ变成变成UZ 。u+A+-u+u1RfRZRZDORCuC 设设uC初始值初始值uC(0+)= 00tuo+UZ-UZucUT+0tC通过通过R向向u uO O放电放电, ,即反向充电，即反向充电，(2) 当当uo = -UZ 时，时， u+=UT-uc达到达到UT-时，时，uo上跳。上跳。UT+uctUT-当当uo 重新回到重新回到UZ ，电路进入下一个周期性的变化。，电路进入下一个周期性的变化。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。u+A+-u+u1RfRZRZDORCuC0UT+uctUT-+UZuo0t -

12、 UZTu+A+-u+u1RfRZRZDORCuC3.波形分析波形分析TK占空比：矩形波的宽占空比：矩形波的宽度度TK 与周期与周期T之比之比 。 为为1/20 UT+uct UT- +UZ -UZTKT)21ln(2f1RRRCT f = 1/T可推出可推出:u+A+-u+u1RfRZRZDORCuCT = 2 TK TK阶段阶段uc(t)的过渡过程方程的过渡过程方程:uc(t)=UC ( )+ UC (0+) -UC ( ) e ， =RC-t （1）A1工作在工作在线性区线性区（电路引入了负反馈）；（电路引入了负反馈）；A2工作在工作在非线性区非线性区（电路仅引入了正反馈）。（电路仅引入了正反馈）。（2）uO1与与i的的关系式关系式为：为： uO1 iR1 100i习题：习题：P142：3iRuo110 uO与与uO1的的电压传输特性电压传输特性如下（如下（a）图所示；）图所示；REFZURRRUR