电工电子技术课件：第二十六讲 运放的非线性应用

1、第二十六讲运放的非线性应用矩形波发生器1. 电路结构 由滞回比较器、 RC充放电电路组成， 电容电压uC 即是比较器的输入电压，2. 工作原理设电源接通时， uo = +UoH ，uC(0) = 0。 电阻R2两端的电压UR即是比较器的参考电压。 uo 通过 RF 对电容C充电， uC 按指数规律增长。 RFCuC+R1R2uo+UR+当 uo = +UoH时，电容充电， uC上升， H2 1 2RUORRRU+= oH2 1 2RURRRU+-=-电容放电， uC下降，当uC= UR 时，uo 跳变成 UoH 当 uC= UR 时，uo 跳变成 +UoH ，电容又重新充电。2. 工作原理RF

2、CuC+R1R2uo+充电UR+放电RFCuC+R1R2uo+UR+3. 工作波形充电放电uouCt1t3t2T = T1+T2电容充放电过程，uC 的响应规律为4. 周期与频率T1T2TUoH+ UoH)在充电过程中()()()oH1 2 2R2oHoH1 2 2 R0URRRUtuUuURRRUuCCC+=+=+-=-=+在放电过程中()()()oH1 2 2R3oHoH1 2 2R0URRRUtuUuURRRUuCCC+-=-=-=+=+矩形波的周期矩形波的频率充放电时间常数相同： = RC 矩形波常用于数字电路中作为信号源 A1：滞回比较器 因 u = 0 ， 所以当 u+ = 0 时

3、， A1状态改变三角波发生器1. 电路结构A2：反相积分电路Cuo1R3DZR2+R6uoR5R4+A2A1R12. 工作原理因 u- = 0 ，所以当 u+ = 0时，A1状态改变输出 uo1 改变(+UZ 跃变到UZ 或 UZ 跃变到 +UZ)，当同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。Cuo1R3DZR2+R6uoR5R4+A2A1R1TT1T23. 工作波形4. 周期与频率T = T1+ T2 = 2T1 = 2T2uo1 UZ UZtOuo (1) 改变比较器的输出 uo1、电阻R1 、R2 即可改变三角波的幅值。 (2) 改变积分常数RC 即可改变三角波的频率。tRCUuo1o-=

4、R4R1uO R3R2UZDZ锯齿波发生器1. 电路的组成和工作原理R5CN1N2RD1RD2uO1RD2RD2 RD1 RD1充电放电当积分电容的充电和放电时间常数不同时，三角波发生器就变为锯齿波发生器。R4R1uO R3R2UZDZR5CN1N2RD1RD2uO1 充电放电2. 锯齿波发生器的工作原理3. 锯齿波发生器的主要参数锯齿波幅值 Uom = UZR1 R2uO10UZ-UZtuO0tTTT2T1R1 R2UZR1 R2UZ-锯齿波周期 T = (R+R )C2R1 R2锯齿波占空比 D =R+RRT1 T=第6章上页下页返回6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理 6.1.2 RC正

5、弦波振荡电路6-1 正弦波振荡电路 *6.1.3 LC正弦波振荡电路*6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路Ud126.1.1 正弦波振荡电路的基本原理1、自激振荡的条件F=Uf / Uo. .所以产生自激振荡的条件为:.AF=.UoUd.UoUf=1S上页下页第6章返回+Uf+-A=Uo / Ud.S 在 1: Ud=Ui .-.Ui.Uo.因为:Uf=Ud，.S 在 2: 令.Uf=UiU=d则输出电压保持不变。翻页AF自激振荡的条件:AF = 1 幅度平衡条件：相位平衡条件:AF = 1 A+ F = 2n （n=0,1,2） 反馈信号与输入信号的大小相等,在放大倍数一定时应有足够强的反馈量

6、。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。上页下页第6章返回翻页2、 振荡的建立与稳定振荡电路的起振:选择电路（一般和反馈电路在一起）选择某一频率的信号增幅振荡电路由电路变为等幅振荡|AF| = 1|AF| 1上页下页第6章返回翻页Ud12S+Uf+-.Ui.Uo.AF 通过不断地放大正反馈再放大再反馈，使Uom不断增大，一直到达某一点时，才稳定下来。自激振荡的建立过程A反馈特性Ufm=|F|Uom幅度特性Uom=f(Ufm)Ufm1Ufm2Uom2Uom1UfmOUom上页下页返回翻页Ud12S+Uf+-.Ui.Uo.AF由上述讨论可知：正弦波振荡电路应由以下部分组成：放大电路正反馈电路选频

7、电路稳幅电路上页下页第6章返回翻页 6.1.2 RC正弦波振荡电路 1.电路组成RCCRRfR1负反馈网络（稳幅环节）文氏电桥正弦波振荡电路上页下页第6章返回uO+正反馈选频网络Ao 2、 RC串并联网络的选频特性Z1 = R +1jC1Z2 =R(jC)R+1jC=R1+jRC.UfUO=.IZ2I(Z1+Z2).Z2Z1+Z2=R1+jRCR+1jC+R1+jRC=13+j(RC -RC1).I+RCU0.Uf.CRZ1Z2=11+jRC1+1jRC+11+jRCRC串并联选频网络的幅频特性和相频特性幅频特性相频特性Uf/Uo0130ff90900f0f.UfUo.=11RC3+j (RC-)当:1RCRC -=0即,或R C = 0=12RC = 0 =1时结论：.UfUo.与 同相位,UfUo.=1/3，Uf达到最大值。.第6章翻页RC串并联选频网络+RCU0.Uf.CRZ1Z2.I=F =Uf_Uo13_f = 0,3、 如何满足自激振荡条件f0=12RC起振时应满足:Rf2R1RfR1）, A=（1+A = 0为了满足AF= 1,A=3RfR1）=3 , （1+Rf=2R1即 A3第6章翻页ui u o1fCC+uf Z1Z2Ao4、 稳幅措施 特点： 利用二极管的非线性自动调节反馈的强弱来维持输出电压的恒定。UORf1|A|缺点输出波形失真较大上页下页第6章返回翻页