非正弦波发生电路

1、非正弦波发生电路 模拟电子技术 非正弦波发生电路常用的非正弦波有三角波、矩形波、锯齿波等，下面介绍由运算放大电路构成的矩形波、三角波和锯齿波发生电路。1.1 矩形波发生电路 1、矩形波的波形 矩形波的波形如图所示，其特点是输出电压只能处于高电平或低电平两种状态，并定时交替转换。 根据这一特点，矩形波电路应由两部分：第一，实现两种状态自动转换的电路；第二，确定每一种状态的维持时间的延时电路。 非正弦波发生电路常用的非正弦波有三角波、矩形波、锯齿波等，下面介绍由运算放大电路构成的矩形波、三角波和锯齿波发生电路。1.1 矩形波发生电路 2、矩形波电路的组成 矩形波电路如图所示，其中加了正反馈运算放大

2、电路A1构成转换电路，R3、C1电容充放电的电路组成延时电路。采用VCC双电源供电，VDZ由两只相同特性的稳压管反向串联而成。 非正弦波发生电路1.1 矩形波发生电路 3、工作原理 首先分析电容C1短路，即运放A1反相端接地时的情况。设A1为理想运算放大电路，这时，电路只能处于两种稳定的状态： 第一个稳态：运放输出高电平+VCC，A点电压等于稳压管电压+UZ，经电阻R1、R2分压，运放同相输入端电压U+等于： 图1图2反相端接地，U-=0，因此U+=UT U- ，保证输出端为高电平+VCC。 非正弦波发生电路 第二个稳态：运放输出低电平VCC，A点电压等于稳压管电压UZ，经电阻R1、R2分压，

3、运放同相输入端电压U+=UT，小于零：图1图2 因运放反相输入端接地，反相输入端电压U-=0，因此，反相端电压高于同相端电压，保证输出端为低电平。 1.1 矩形波发生电路 可见，如果电容C1短路，则电路可以处于两个稳定的状态，这两个状态都是稳定的，彼此间不会转换。 非正弦波发生电路 将电容C1接入，由于C1的充放电，两个状态不再保持稳定，而是定时地交替转换。 图1图2 假设电路处于输出为高电平+VCC的状态，输出端电压UZ经R3向C1充电，使C1电压从UT开始不断上升（见图2），上升到UT之前，反相端电压低于同相端电压，运放维持高电平输出状态不变。当使C1电压高于UT之后，因反相端电压高于同相

4、端电压，运放输出转为低电平VCC，即发生状态的转换。 类似地输出为低电平-VCC，电容C1经R3向输出端放电，运放输出，又转为第一种状态 +VCC，A点即形成矩形波输出 1.1 矩形波发生电路 非正弦波发生电路3、矩形波主要参数 图1图2矩形波的周期T等于电容C1从UT充电至+UT，然后从+UT放电至UT的时间之和，它与电阻R1、R2、R3和电容C1有关，可以证明T等于： 1.1 矩形波发生电路 矩形波的宽度TK与周期T之比称为占空比，占空比等于1/2的矩形波称为方波。 非正弦波发生电路1、电路组成 三角波可由矩形波积分而来，因此三角波电路可以由矩形波电路加上积分电路而成。但在实用上，一般不采

5、用上述波形变换的办法，而是采用如下图所示的电路。图中，运放A1工作于非线性状态，运放A2和电阻R4、电容C1组成积分电路，A2的输出同时作为A1同相端的输入信号。 1.2 三角波发生电路 非正弦波发生电路2、工作原理（1）A1工作状态分析 A1工作于开环状态，其输出电压要么是高电平，要么是低电平。 高电平时，输出电压u01等于UZ，低电平时，输出电压u01等于UZ。因此，u01的波形如右下图所示。（2）如何确定A1所处的状态 A1所处的状态仅决定于同相输入端电压u+，由图可求出：u+0时A1输出高电平， A10时输出低电平。 非正弦波发生电路 （3）三角波u0的形成 设t=0时刻A1处于高电平

6、u01=UZ，见图2，该电压经积分，输出电压u0开始线性下降，形成三角波的下降支（图3）， u0的下降同时使A1同相输入端电压u+下降，当u+降为零时，A1转换为低电平输出状态，u01=UZ，相当于图中的t=t1 时刻。 进入u01=UZ状态后，该电压输入积分电路，积分的结果输出电压u0开始线性上升，形成三角波的上升支（图3）。u0的上升引起u+升高， u+大于零时，又使A1回到高电平状态。u01 u0 图2图3图1 非正弦波发生电路1.3 锯齿波发生电路 1、电路组成使三角波的上升支所占的时间明显长于下降支，三角波即演变为锯齿波，如右图所示，其中T1为下降支所占的时间，T2为上升支所占的时间，T2 T1时，三角波即演变为锯齿波。因此，锯齿波电路也可由三角波电路而来。 非正弦波发生电路1.3 锯齿波发生电路 1、电路组成 下图所示的锯齿波发生电路就是从三角波电路图演变而来。比较这两个电路图，可以看出，与三角波电路相比较，锯齿波电路增加了二只二极管VD1、VD2和电位器RP1组成的电路。2、工作原理 正电压UZ作正向积分时积分电流沿图中实线箭头所示的路径；加负电压UZ作反向积分时积分电流沿图中虚线箭头所示的路径。如果电位器活动端不在中心位置，则正、反向积分的时间常数不相等，如果将电位器活动端