电子技术基础刘继承第11章课件

第11章信号的产生与变换电路

第1节电压比较器

第2节滞回比较器（施密特门）

第3节矩形波发生电路（多谐振荡器）第4节三角波发生器第5节单脉冲发生电路第6节正弦信号发生电路第7节信号的转换电路主菜单回退前进最后返回退出

第11章信号的发生与变换电路

信号发生电路包括正弦信号发生电路和非正弦信号发生电路两大类，它们无需输入信号激励就能产生各种周期性的波形。信号发生电路也称为振荡电路。

信号变换电路是将某种信号波形变换成另一种波形，或对某种信号波形进行整形、延迟使之满足系统的要求。开始作？业11.1电压比较器主菜单回退前进最后返回作？业退出开始

电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在测量和控制系统中有着广泛的应用。电压比较器的输出电压u0与输入电压uI的函数关系u0=f(uI)一般用曲线来描述，称为电压传输特性。主菜单回退前进最后返回退出

11.1电压比较器开始作？业为了正确画出电压传输特性，必须确定以下三个要素：输出电压高电平的数值UOH和低电平的数值UOL。②阈值电压的数值UT。③当uI变化且经过UT

时，uo跃变的方向，即是从UOH跃变为UOL，还是从UOL跃变为UOH。主菜单回退前进最后返回退出

11.1.1单限比较器1、过零比较器开始作？业图11.1.2(a)所示为反相过零电压比较器，其特点是：输入uI接反相输入端，uI称比较信号；阈值电压UT接同相端，且UT=0V。图(b)是电压传输特性，其输出电压为+UOM或-UOM。主菜单回退前进最后返回退出

11.1.1单限比较器为了限制集成运放的差模输入电压，保护其输入级三极管可加二极管限幅电路,如图11.1.3。开始作？业主菜单回退前进最后返回退出

11.1.1单限比较器开始作？业有时可将输出限幅稳压二极管接成如图11.1.5所示形式，这样可省去限流电阻。主菜单回退前进最后返回退出

11.1.1单限比较器图11.1.6一般单限比较器及其电压传输特性，UREF为外加参考电压。开始作？业2、一般单限比较器主菜单回退前进最后返回退出

11.1.1单限比较器开始作？业根据叠加原理，集成运放反相输入端的电位u－为令u－＝u＋＝0，则求出阈值电压主菜单回退前进最后返回退出

11.1.2双限比较器

在实际工作中，时常遇到需要检测输入模拟信号的电平是否处在给定的两个门限电平之间，这就要求比较器有两个门限电平。这种比较器称为双限比较器。开始作？业主菜单回退前进最后返回退出

11.1.2双限比较器开始作？业双限比较器的一种电路如图11.1.7(a)所示。图（b）为电压传输特性。UI为输入电压；C1为同相输入电压比较器；C2为反相输入电压比较器。主菜单回退前进最后返回退出

11.2滞回比较开始作？业虽然单限比较器很灵敏,但是抗干扰能力差。滞回比较器具有滞回特性,即具有惯性,因而也就具有一定的抗干扰能力。图11.2.1由运放构成的滞回比较器。主菜单回退前进最后返回退出

11.2滞回比较开始作？业从电压传输特性曲线上可以看出，当-UT<uI<+UT时,可能是+UZ也可能是-UZ。如果比较信号uI是从小于-UT的值逐渐增大到-UT<uI<+UT，那么u0为+UZ；如果比较信号uI

是从大于+UT

的值逐渐减小到-UT<uI<+UT，那么u0应为-UZ；曲线具有方向性，如图11.2.1(b)所标注。主菜单回退前进最后返回退出

11.2滞回比较开始作？业例如,当u0=+UZ、u+=+UT时,只要uI略大于+UT足以引起u0的下降,就会产生如下的正反馈过程:即u0的下降导致u+下降；而u+的下降又使得u0进一步下降，反馈的结果使u0迅速变为-UZ，从而获得较为理想的电压传输特性。主菜单回退前进最后返回退出

11.2滞回比较开始作？业若将电阻R1的接地端接参考电压UREF，如图11.2.2(a)所示，则同相输入端的电位主菜单回退前进最后返回退出

11.2滞回比较开始作？业

例11.2.1在图11.2.1(a)所示电路中,已知稳压管的稳定电压±UZ=±9V,输入电压uI的波形如图11.2.3(a)所示,试画出u0的波形。主菜单回退前进最后返回退出

11.2滞回比较开始作？业解：输出高电平和低电平分别为±UZ=±9V,阈值电压为画出电压传输特性如图11.2.3(c)所示。根据电压传输特性便可画出u0的波形,如图11.2.3(b)所示。主菜单回退前进最后返回退出

11.2滞回比较开始作？业主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业图11.2.15是国产双限型定时器CB555的电路结构图。它由比较器C1和C2、基本RS触发器和集成开路的放电晶体管TD三部分组成。主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业555定时器工作原理分析：主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门表11.2.1555定时器的符号和功能表开始作？业主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门由于比较器C1和C2的参考电压不同，因而基本RS触发器的置0信号(UC1=0)和置1信号(UC2=0)必然发生在输入信号uI的不同电平。因此，输出电压u0由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所对应的uI值也不相同，这样就形成了施密特触发特性（滞回特性）。开始作？业主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业首先分析uI从0逐渐升高的过程：主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业

主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业图11.2.7所示是图11.2.6所示电路的电压传输特性,它是一个典型的反相输出的施密特触发特性，与滞回特性相同。通过改变uC0可以调节回差电压的大小。主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业3、施密特门基本应用（1）波形转换图11.2.8中输出脉冲宽度tPO可通过改变回差电压ΔU的大小加以调节。主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业（2）波形整形数字矩形波信号在传输过程中受到干扰变成了图11.2.9（a）所示的不规则波形。图中若负向阈值取为U1-。若负向阈值取值为U2-,输入信号顶端的干扰毛刺在输出中已不复存在。主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业（3）幅度鉴别施密特门的翻转取决于输入信号是否高于UT+或低于UT-，利用这个特性可以构成幅度鉴别器，用以从这一串脉冲中检出符合幅度要求的脉冲。图11.2.10所示为一个幅度鉴别器的工作波形图。主菜单回退前进最后返回退出

11.2.2由555定时器构成的施密特门开始作？业图11.2.10幅度鉴别主菜单回退前进最后返回退出11.2.3滞回比较器应用举例开始作？业图11.2.11是一个温度监测控制电路主菜单回退前进最后返回退出11.2.3滞回比较器应用举例开始作？业温度传感器由具有负温度系数(阻值随温度的增加而减小)的热敏电阻RT(放置于温度监控处)、固定电阻R1和电源-UCC构成。集成运放A1和电阻R2、R3构成跟随器,起隔离作用,以避免后级对uT的影响,显然u01=uT。主菜单回退前进最后返回退出11.2.3滞回比较器应用举例开始作？业

在实际测量中,通常要对输出电压进行变换和定标,使被测温度与输出电压相对应,因此接入由集成运放A2和R4~R6、RP1及RP2构成的反相加法电路。例如当被测温度为下限值时,u01=U01L≠0,若要求此时的u02=U02L=0,则应使RP2、R6支路的电流为0,因此可得即主菜单回退前进最后返回退出11.2.3滞回比较器应用举例开始作？业上式即确定了RP1和R4的阻值关系。图中被测温度下限值为0℃,U01L=0.97V,则RP1调至约154.6kΩ即可。而当被测温度为上限值时,u01=U01H,若要求此时的u02=U02H,即输入电压变化量Δu01=U01H-U01L,输出电压变化量Δu02=U02H-U02L,因此要求电路的电压放大倍数主菜单回退前进最后返回退出11.2.3滞回比较器应用举例开始作？业上式表示可根据被测温度范围所对应的传感器输出电压变化量和定标电压确定反馈支路电阻(R6+RP2)和R4的阻值关系。图中被测温度上限值为100℃,U01H=-11.54V,如要求此时U02H=10V,则(R6+RP2)≈9.46kΩ。集成运放A3和R7、R8构成跟随器,亦起隔离作用。显然u03=u02,其电压标的读数按温度标定后即可直接指示被监测的温度。主菜单回退前进最后返回退出11.2.3滞回比较器应用举例开始作？业设RP=R'P3//R''P3同相输入端电压u-4与u+4比较后决定集成运放A4构成的同向滞回比较器的输出电平。图中UREF可通过电位器RP3来调节u+4，达到调节温度控制范围的目的。这里R9~R12的阻值由温控要求来确定。主菜单回退前进最后返回退出

11.3矩形波发生电路（多谐振荡器）开始作？业矩形波发生电路是其他非正弦波发生电路的基础，当矩形波电压加在积分运放电路的输入端时，输出就获得三角波电压；而如果改变积分电路正向积分和反相积分的时间常数，使某一方向的积分常数趋于0，就能获得锯齿波。

1、电路组成及工作原理

11.3.1由运放构成的矩形波发生器

因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分。图11.3.1所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。退出作？业主菜单开始回退前进最后返回由运放构成的矩形波发生器

11.3.1由运放构成的矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.3.1中滞回比较器的输出电压阈值电压为11.3.1由运放构成的矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

可以看出|UT+|=|-UT-|=UT。因而电压传输特性如图11.3.2所示。

设某一时刻输出电压u0=+UZ，则同相输入端电位u+=UT+。如图11.3.1中实线箭头所示，uo通过R对电容器正向充电。11.3.1由运放构成的矩形波发生器主菜单开始回退前进最后返回退出2、波形分析及主要参数作？业电容两端电压uC(即集成运放反相输入端电位u-)和电路输出电压u0波形如图11.3.3所示。11.3.1由运放构成的矩形波发生器主菜单开始回退前进最后返回退出矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比，因此u0是占空比为1/2的矩形波。根据电容上的电压波形可知,在1/2周期内，电容充电的起始值为-UT，时间常数为RC;时间t趋于无穷时，uc趋于+UZ，应用一阶RC电路的三要素公式可列出方程作？业11.3.1由运放构成的矩形波发生器主菜单开始回退前进最后返回退出振荡周期作？业振荡频率由以上分析可知：

11.3.1由运放构成的矩形波发生器3、占空比可调电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，从而改变充放电时间常数，实现占空比可调。电路及电压波形如图11.3.4所示。

11.3.1由运放构成的矩形波发生器3、占空比可调电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.1由运放构成的矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回若忽略二极管导通时的等效电阻，则充电时间常数若忽略二极管导通时的等效电阻，则放电时间常数

11.3.1由运放构成的矩形波发生器利用一阶RC电路的三要素公式可得作？业退出主菜单开始回退前进最后返回上式表明改变电位器的滑动端可以改变占空比，但不能改变周期。

11.3.1由运放构成的矩形波发生器

例11.3.1在图11.3.4(a)所示电路中，已知R1=R2=25kΩ，R3=5kΩ，RP=100kΩ，C=0.1µF，±UZ=±8V。试求:（1）输出电压的幅值和振荡频率约为多少?（2）占空比的调节范围约为多少?作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.1由运放构成的矩形波发生器解（1）输出电压u0=±8V作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.1由运放构成的矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器1、用555定时器构成的多谐振荡器由555定时器接成的矩形波发生器的电路如图11.3.5所示。作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.3.6矩形波发生器的工作波形图

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回电容放电时间常数，即uC由2/3UCC降到1/3UCC所需的时间为电容充电时间常数，即uC由1/3UCC升到2/3UCC所需的时间为

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回所以在输出端得到方波的频率为输出脉冲的占空比为

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。用CB555组成的矩形波发生器最高振荡频率可达500kHz，用CB7555组成的矩形波发生器最高振荡频率可达1MHz。

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器

2、占空比可调的多谐振荡器

图11.3.6所示电路输出波形，其占空比始终大于50％。如果要得到占空比小于或等于50％的矩形波，电路可按图11.3.7的形式连接。作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回由图可知电容C的充电时间变为T1=R1Cln2

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回而放电时间为T2=R2Cln2故得输脉冲的占空比为若取R1=R2，则q=50%。图11.3.7所示电路得振荡周期也相应地变成T=T1+T2=(R1+R2)Cln2

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

例11.3.2试用555定时器设计一个多谐振荡器,要求振荡周期为1s，输出脉冲幅度大于3V而小于5V，输出脉冲的占空比q＝2/3。

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回解：由CB555的特性参数可知，当电源电压取为5V时，在100mA的输出电流下输出电压的典型值为3.3V，所以取UCC＝5V可以满足对输出脉冲幅度的要求。若采用图11.3.5电路，可知

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回因为R1=R2,所以取两只47kΩ的电位器串联,即得到图11.3.8所示的设计结果。

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.3.9所示为一个由555定时器构成得占空比可调的多谐振荡器EWB仿真电路和仿真输出波形。电路中的参数如图11.3.9（a）所示，EWB仿真输出uC、u0的波形如图11.3.9(b)所示。

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.2由555定时器构成的

矩形波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.3矩形波发生器应用举例1、模拟声响发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回用两个矩形波发生器按图

11.3.10(a)所示连接，可构成模拟声响发生器。作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.3.3矩形波发生器应用举例图中第一片555定时器的输出u01接至第二片555定时器的复位输入端(4脚)，第二片555定时器的输出u02驱动扬声器发声。适当选择电阻、电容的参数值,使第一片555定时器的振荡频率为1Hz,第二片555定时器的振荡频率为2kHz，如图11.3.10(b)所示。11.3.3矩形波发生器应用举例2、直流电动机脉冲调速电路

作？业退出主菜单开始回退前进最后返回直流电动机脉冲调速电路如图11.3.11所示。11.3.3矩形波发生器应用举例

作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图中用555集成定时器构成占空比可调的多谐振荡器;R4、DZ1和C1使多谐振荡获得稳定的12V电源电压；三只并联工作的功率场效应晶体管T1、T2、T3作为功率开关管，与直流电动机串联；改变555输出电压占空比，可改变功率管的导通时间，从而改变直流电机的转速。DZ2使功率管栅极电压幅值限制在10V。

11.4三角波发生电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回在方波发生器电路中，当滞回比较器的阈值电压的数值较小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。但是一方面这个三角波的线性度较差，另一方面带负载后将使电路的性能产生变化。由运放构成的三角波发生器

11.4.1由运放构成的三角波发生器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、工作原理由运放构成的三角波发生器我们通过下面动画看一下由运放构成的三角波发生器的电路及波形。

11.4.1由运放构成的三角波发生器图11.4.2三角波发生电路图11.4.3滞回比较器的电压传输特性。作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.4.1由运放构成的三角波发生器

2、主要参数作？业退出主菜单开始回退前进最后返回振荡周期振荡频率

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回利用二极管的单相导电性使积分电路两个方向的积分通路不同，就可以得到锯齿波发生电路，如图11.4.5（a）所示，图中R3的阻值远小于RP。图（b）为输出电压波形。

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、锯齿波发生电路

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回设二极管导通时的等效电阻可忽略不计,电位器的滑动端移到最上端。当u01=+UZ时,D1导通,D2截止,输出电压的表达式为u0随时间线性下降。当u01=-UZ时,D2导通D1,截止,输出电压的表达式为

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回由此可得出下降时间上升时间所以振荡周期由于R3的阻值远小于RP,所以可以认为T≈T2。

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回2、波形变换电路

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

三角波电压如图11.4.6（a）所示，经波形变换电路所获得的锯齿波电压，如图11.4.6（b）所示。分析两个波形的关系可知，当三角波上升时，锯齿波与之相等，即当三角波下降时，锯齿波与之相反，即

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回因此,波形变换电路应为比例运算电路，当三角波上升时，比例系数为1；当三角波下降时，比例系数为-1；利用可控的电子开关（如图11.4.8），可以实现比例系数的变化。

11.4.2由三角波发生器产生锯齿波作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.4.7三角波－锯齿波电路图11.4.8可控电子开关电路

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回三角波发生器的应用实例很多，在这里我们以常用的开关电源为例，介绍一下三角波的应用。开关电源的方框图如图11.4.9(a)所示。

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、电路组成

11.4.3三角波发生器应用举例

作？业退出主菜单开始回退前进最后返回电路是由开关脉冲发生器(由振荡器和脉宽调制电压比较器组成)、开关调整管和储能滤波电路三部分组成。这三部分的功能分别为:

开关脉冲发生器：它一般由振荡器和脉宽调制电压比较器组成，产生开关脉冲。脉冲的宽度受比较器输出电压的控制。

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回开关调整管：它一般有功率管组成,在开关脉冲的作用下,使其导通或截止,工作在开关状态。开关脉冲的宽窄控制调整管导通与截止的时间比例，从而输出与之成比例的断续脉冲电压。

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回储能滤波电路：它一般由电感L、电容C和二极管D组成。能把调整管输出的断续脉冲电压变成连续的平滑直流电压。当调整管导通时间长，截止时间短时，输出直流电压就高，反之则低。

11.4.3三角波发生器应用举例

2、工作原理和稳压过程

作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

正常情况下输出电压U0恒定不变，即为该稳压器的标称值，此时UF与UREF应相等，则u01=0，A2比较器即为过零比较器，此时u02波形的占空比q=50%，波形如图11.4.11(a)所示；②当uo1<0时，与三角波比较结果使u02

波型的占空比q<50%，波形如图11.4.11(b)所示；

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

③当uo1>0时，与三角波比较结果使u02

波形的占空比q>50%，波形如图11.4.11(C)所示。当输入电压UI或负载电流I0变化时，将引起输出电压U0偏离标称值。由于负反馈的作用,电路将自动调整而使U0基本上维持在标称值不变。

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回2、采用集成控制器的开关直流稳压电源图11.4.12所示为采用CW3524集成控制器的单端输出降压型开关稳压电源实用电路，该稳压电源U0=+5V，I0=1A。

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

CW3524集成电路共有16个引脚。其内部电路包含基准电压器、三角波振荡器、比较放大器、脉宽调制电压比较器、限流保护等主要部分。振荡器的振荡频率由外接远见的参数来确定。

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回15、8脚接入电压UI的正负端;12、11脚和14、13脚为驱动调整管基极的开关信号的两个输出端(即脉宽调制电压比较器的输出信号),两个输出端可单独使用,亦可并联实用,连接时一端接开关调整管的基极,另一端接8脚(即地端);

11.4.3三角波发生器应用举例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、2脚分别为比较放大器的反相和同相输入端;16脚为基准电压源输出端;6、7脚分别为三角波振荡外接振荡元件RT、CT的连接端;9脚为防止自激的相位矫正元件Rφ、Cφ的连接端。

11.5单脉冲发生电路

（单稳态触发器）单脉冲发生电路，通常称单稳态触发器。顾名思义，电路的输出为单脉冲。产生单脉冲的电路有多种形式，由555定时器构成的单稳态触发器是经常被采用一种。作？业退出主菜单开始回退前进最后返回作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.5.1是用555定时器接成的单稳态触发器电路原理图。

11.5.1由555定时器构成单稳态触发器1、结构及工作原理作？业退出主菜单开始回退前进最后返回假定接通电源后，uI处于高电平，那么这时电路一定处于uC1=uC2=1，Q=0,u0=0的状态，我们称电路处于稳态；

11.5.1由555定时器构成单稳态触发器当触发脉冲的下降沿到达,使uI2跳变到1/3UCC以下时，使uC2=0(此时uC1=1),触发器被置1，u0跳变为高电平，电路进入暂稳态；作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.5.1由555定时器构成单稳态触发器与此同时TD截止，UCC经开始R向电容C充电。当充至uC=2/3UCC时，uC1变成0。注意，此时输入端的触发脉冲已消失，uI回到了高电平。则触发器将被置0，于是输出返回u0=0的状态。同时TD又变为导通状态，电路回到稳态。作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

11.5单脉冲发生电路

（单稳态触发器）作？业退出主菜单开始回退前进最后返回电容C经TD迅速放电，直至uC≈0，电路恢复到稳态。图11.5.2画出了在触发信号作用下uC和u0相应的波形。

11.5单脉冲发生电路

（单稳态触发器）作？业退出主菜单开始回退前进最后返回输出脉冲的宽度tW等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。由图11.5.2可知，tW等于电容电压在充电过程中从0上升到所需要的时间，因此得到

11.5单脉冲发生电路

（单稳态触发器）2、应用（1）脉冲整形作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.5.3（a）所示为不规则输入波形，经单稳态触发器处理后，可以得到固定宽度、固定幅度，且上升沿、下降沿陡峭的规整矩形波输出，如图11.5.3（b）所示。11.5单脉冲发生电路

（单稳态触发器）

作？业退出主菜单开始回退前进最后返回(2)脉冲定时单稳态触发器用于脉冲定时，可实现高频脉冲序列的定时选通功能。

11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、CT74121的引脚功能CT74121是具有施密特触发输入的单稳态触发器，它的引脚排列如图11.5.5所示。

11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回表11.5.1CT74121的功能表11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回从功能表可以看出CT74121既可以上升沿触发也可以下降沿触发，图11.5.6(a)所示为组件下降沿触发的一种接线图。11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回2、CT74121的基本应用（1）噪声消除电路利用单稳态触发器可以构成噪声消除电路。通常噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄且不定，而游泳的信号都具有一定的宽度。利用单稳电路，将输出脉宽调节到大于噪声宽度而小于信号的脉宽，即可消除噪声，提高电路的抗干扰能力。由单稳态触发器组成的噪声消除电路及波形如图11.5.7所示。11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

图11.5.7噪声消除电路

11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.5.8脉冲延时电路及波形。（2）脉冲信号的延时电路

11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（3）脉冲宽度鉴别器此电路可以鉴别两个脉冲宽度不等的信号。

11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回若输入信号脉宽小于tW，则uL1输出负脉冲，若输入信号脉宽大于tW，uI2输出负脉冲，从而鉴别了脉冲宽度。其工作过程可用图11.5.9(b)说明。从uI分别输入两个脉冲宽度不等的信号。

11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（4）倍频器用两个74121构成倍频器，如图11.5.10所示。一个上升沿触发与一个下降沿触发的两个单稳态触发器并联，输入的脉冲一个周期内，可得到两个输出脉冲，实现了倍频如图(b)。

11.5.2集成单稳态触发器74121简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（5）同步分频器若将1kHz信号分频为1Hz。需要3个十进制计数器。若用非重复触发型单稳态电路实现十分方便，只要将脉宽控制在大于0.99s而小于1s的范围内即可。

11.5.3单稳态触发器的应用实例作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.5.11暗房曝光定时器

11.6正弦信号发生电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回自激振荡电路(简称振荡电路)是一种不需要外接输入信号就能将直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出的电路。按振荡波形可分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。

11.6正弦波振荡器的振荡条件作？业退出主菜单开始回退前进最后返回如果一个放大电路在它的输入端不外接信号的情况下，在输出端仍有一定频率和幅度的输出，这种现象称为放大电路的自激振荡。如图11.6.1是振荡电路的方框示意图。11.6.1正弦波振荡器的振荡条件作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、振荡条件振荡电路没有外界信号输入，而电路却有一个稳定的信号输出，则要求环路增益由此可得振荡电路的幅值平衡条件相位平衡条件式中n是整数——0dB增益正反馈。11.6.1正弦波振荡器的振荡条件作？业退出主菜单开始回退前进最后返回2、起振与稳幅起振的幅值条件要求，而相位条件仍然是。输出正弦信号的幅值得大小在一定程度上取决于A、F的大小，注意A、F值的变化很小，且伴随着频率的改变。11.6.1正弦波振荡器的振荡条件作？业退出主菜单开始回退前进最后返回3、振荡电路的组成、分析和分类（1）振荡电路的基本环节一般振荡电路是由放大电路和反馈网络两部分组成，其中具有信号放大、正反馈、选频和稳幅四个基本环节。11.6.1正弦波振荡器的振荡条件作？业退出主菜单开始回退前进最后返回检查振荡电路是否具有放大电路、反馈电路和选频网络等基本环节。（2）振荡电路的分析②检查放大电路的静态工作点是否合适。③检查振荡电路是否满足相位平衡条件。④检查振荡电路是否满足幅值平衡条件。11.6.1正弦波振荡器的振荡条件作？业退出主菜单开始回退前进最后返回对于一个振荡电路，首先要判断它能否产生振荡。对能振荡的电路，其振荡频率可根据选频网络选频条件推算，即振荡输出信号频率ω，等于振荡器固有频率ω0。其中11.6.1正弦波振荡器的振荡条件作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（3）分类根据不同的选频网络，正弦波振荡电路可分为RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡电路。RC振荡电路一般用来产生数赫兹到数百千赫兹的低频信号；LC振荡电路主要用来产生数百千赫兹以上高频信号;石英晶体振荡器频率稳定性高。11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

RC正弦波振荡电路可分为RC串并联式正弦波振荡电路、移相式正弦波振荡电路和双T网络正弦波振荡电路。本节主要介绍RC串并联式正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、RC串、并联网络的频率特性图11.6.4所示电路是由R1与C1的串联组合、R2与C2的并联组合组成，它在正弦波振荡器中一般既是反馈网络又是选频网络。图11.6.4所示电路是由R1与C1的串联组合、R2与C2的并联组合组成，它在正弦波振荡器中一般既是反馈网络又是选频网络。11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.6.5RC串、并联网络的频率特性11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回2、RC正弦波振荡电路（1）电路组成由于串、并联网络在ω=ω0时,输出最大,相位φ

F=0,所以构成振荡电路时,要求放大电路的相移φA=±2nπ。11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（2）振荡频率RC串、并联正弦波振荡电路的振荡频率就是串、并联网络的固有频率。根据ω=ω0，可得振荡频率11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（3）起振条件根据起振条件，而，所以要求同相比例放大电路的电压放大辈数略大于3，故RF应略大于2R1。11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（4）稳幅措施图11.6.7就是利用二极管的非线性特性实现自动稳幅的电路。该电路既简单又经济,但波形失真较大。效果较好的稳幅电路可采用常效应管来稳幅。11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.6.7利用二极管进行稳幅的电路11.6.2RC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

例11.6.1设一个RC(文氏电桥)正弦波振荡器，参数如图11.6.8所示，试用EWB仿真检测此电路能否起振并稳定振荡。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、LC并联回路的特性图11.6.9是一个LC并联回路，图中R表示电感和回路其它损耗的的总等效电阻；为幅值不变、频率可变的正弦电流源信号。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（1）谐振频率从图11.6.9电路中，可知LC并联回路的负阻抗Z为通常，ωL>>R,上式可写成11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回令并联谐振时角频率为ω0，则谐振频率为（2）谐振时阻抗由于谐振时，这时阻抗为如果引入谐振回路的品质因素Q,可写为11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（3）LC回路的频率特性它的幅频特性和相频特性分别为11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回从上式可画出它们的幅频特性曲线和相频特性曲线，如图11.6.10所示。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回2、LC振荡电路的基本形式（1）变压器反馈式振荡电路在图11.6.11电路中,反馈是由变压器二次绕阻N2来实现的，LC并联电路是选频网络，同时又作为单管共发射极放大电路的三极管集电极负载。作？业退出主菜单开始回退前进最后返回11.6.3LC正弦波振荡电路当电路与电源接通时,扰动信号中某一频率的正弦分量使LC产生并联谐振,谐振频率为可以证明,电路的起振条件是,其中β和rbe为晶体管的电流放大系数和输入电阻,M为N1和N2间的等效互感,R为副绕阻的参数折合到原绕阻后总的等效电阻。变压器反馈式振荡电路11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（2）电感三点式正弦波振荡电路图11.6.12(a)所示。LC并联电路作为共基极放大电路谐振负载,具有选频功能。隔直电容Cb、旁路电容Ce和电源UCC视为交流短路后等效交流通路，如图11.6.12(b)。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回电感三点式振荡电路的振荡频率取决于谐振回路的谐振频率，即由于反馈电压取自电感，故输出波形中含有高次谐波，波形较差。此种电路的振荡频率一般在几十兆赫以下。式中，M是线圈L1与L2之间的互感。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（3）电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路如图11.6.13(a)所示,其交流通路如图(b)所示。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回电容三点式振荡电路的振荡频率为由于LC并联回路中,电容C1和C2的三个端子分别与三极管T的三个电极相连,故称为电容三点式振荡电路。反馈电压取自于电容C2两端的电压,有称为电容反馈式振荡电路。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回电路的振荡频率为图11.6.14为电容反馈式改进型振荡电路11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回由于C1>>C0,C2>>C0，上式写成可见，调节C0就可调节输出信号的频率。由于f0与C1、C2的关系很小，故电路的频率稳定性较高。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回通过上述介绍,可以总结出三点式振荡电路为满足相位平衡条件,在电路基本结构上必须遵循的原则:三极管发射极两侧接相同性质的电抗元件。三极管基极与集电极之间接与上不同的电抗元件。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回

例11.6.2试用相位平衡条件判断图11.6.15(a)所示电路能否产生正弦波振荡。若能振荡,试计算其振荡频率f0,并指出它属于哪种类型的振电路。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回解:从图中可以看出,C1、C2、L组成并联谐振回路。并且,Cb>>C1、Ce>>C2,由于Cb和Ce数值较大,对于高频振荡信号可视为短路,它的交流通路如图11.6.15(b)所示。电容C1上的电压为反馈电压。根据交流通路,用瞬时极性法判断,可知反馈电压和放大电路输入电压极性相同,故满足相位平衡条件。11.6.3LC正弦波振荡电路作？业退出主菜单开始回退前进最后返回振荡频率为图11.6.15(b)表明,晶体管的三个电极分别与电容C1和C2的三个端子相接,所以该电路属于电容三点式振荡电路。图11.6.15(a)中Ce为高频旁路电容,如果把Ce去掉,信号在发射极电容Re上将产生损失,放大倍数降低,甚至难以起振。11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、石英晶体振荡器的基本特性（1）压电效应石英晶体是一种各向异性的结晶体,其化学成分是二氧化硅(SiO2)。将一块晶体以一定方位角切下晶体薄片,称为石英芯片。在石英芯片的两个对应表面上涂上银层,引出两个电极,加上外壳封装,就构成石英晶体振荡器,简称石英晶体或芯片。11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回其符号、等效电路如图11.6.16(a)、(b)所示。11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回(2)等效电路图11.6.16(b)中,C0表示金属极板间的静电电容；L和C分别模拟芯片振动的惯性和弹性；R用于模拟芯片振动时的摩擦损耗。 由于芯片的L很大，而C很小，R也很小，所以回路品质因子Q很大。因此利用石英晶体组成的振荡电路有很高的频率稳定度,Δf/f0可达10-9~10-11(Δf为频率偏移)。11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回当忽略R时，图11.6.15(b)所示等效电路的等效电抗为（3）谐振频率与频率特性11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（3）谐振频率与频率特性它有两个谐振频率：当L、C、R支路发生串联谐振时,等效阻抗最小,若不考虑损耗电阻R,这时X=0,即上式的分子为0,回路的并联谐振频率为11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回当频率高于fs时,L、C、R支路呈感性。它与电容C0发生并联谐振时,等效阻抗最大,当忽略R时,X→∞,回路的并联谐振频率为由于C<<C0,fs与fp非常接近。11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（1）并联型石英晶体振荡电路2、石英晶体振荡电路图11.6.17(a)所示电路中，石英晶体作为电容三点式振荡电路的感性组件，其电路的振荡频率为11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.6.18串联型晶体振荡电路11.6.4石英晶体振荡器作？业退出主菜单开始回退前进最后返回（2）串联型晶体振荡电路图11.6.18所示是串联型晶体振荡电路。当频率等于石英晶体的串联谐振频率fs时,晶体阻抗最小,且为纯阻,用瞬时极性法可判断出这时满足相位平衡条件,而且f=f0在时,正反馈最强,电路产生正弦波振荡。振荡频率等于晶体串联谐振频率fs。11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回1、电路结构函数发生器ICL8038的电路结构如图11.6.19点画线框内所示，共有五个组成部分。11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回两个电压比较器的电压传输特性如图11.6.20所示。11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回2、工作原理当给函数发生器ICL8038合闸通电时，电容C的电压uC为0V,根据图11.6.20所示电压传输特性,电压比较器1和2的输出电压均为低电平;因而RS触发器的输出Q为低电平,为高电平;使开关S断开，电流源IS1对电容充电,充电电流为11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回3、性能特点ICL8038是性能优良的集成函数发生器。可用单电源供电,即将引脚11接地,引脚6接+UCC,UCC为10～30V;也可双电源供电，即将引脚11接-UCC，引脚6接+UCC,它们的值为±5～±15V。频率的可调范围为0.001Hz～300kHz。11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回输出矩形波的占空比可调范围为2％～98％，上升时间为180ns，下降时间为40ns。输出三角波的非线性小于0.05％。输出正弦波的失真度小于1％。11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回4、常用接法图11.6.21所示为ICL8038的引脚图，其中引脚8为频率调节（简称调频）电压输入端，电路的振荡频率与调频电压成正比。引脚7输出调频偏置电压，数值是引脚7与电源+UCC之差，它可作为引脚8的输入电压。11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.6.21ICL8038的引脚图11.6.5集成函数发生器8038简介作？业退出主菜单开始回退前进最后返回图11.6.22所示为ICL8038最常见的两种接法，矩形波输出端为集电极开路