模块2 3正弦波三角变换电路设计与制作

项目二：信号运算与处理电路模块2.3

正弦波、方波、三角波变换电路的设计与制作信号发生器又称为振荡器，是一种能自动（不需要输入信号）产生各种周期性信号的电路装置。信号发生器正弦波振荡电路非正弦波振荡电路RC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路石英晶体振荡电路方波振荡电路三角波振荡电路锯齿波振荡电路1.方波发生器读一读——非正弦信号发生器它是在迟滞比较器的基础上增加了一个Rf，C组成的积分电路所构成，其中的Rf，C支路由输出引入到反相输入端，实际上起到了负反馈并具有延迟作用。通过Rf、C充放电实现输出状态的自动转换。电阻R3防止集成运放输出端短路，电阻Rf和电容C构成电容C的充放电回路，电阻R1、R2构成集成运放同相端参考电压电路。假设电容在接通电源前不带电，接通电源时电路的输出为UZ，则ZR1

+

R2R2PUu

=-tu

=

u

(t)

=U

(1-

eC

Rf

)N

c

Z1.方波发生器读一读——非正弦信号发生器当uN达到uP时（t1），uo跳变为-UZ，并且ZR1

+

R2R2PUu

=

-1.方波发生器读一读——非正弦信号发生器)12R2RfT

=

2R

C

ln(1+1.方波发生器读一读——非正弦信号发生器矩形波发生器当电容C充、放电时间不一样，输出便产生矩形波1.方波发生器读一读——非正弦信号发生器方波发生器反向积分器2.三角波发生器读一读——非正弦信号发生器小结方波发生器的结构及工作原理方波发生器的测试三角波发生器的结构及工作原理三角波发生器的测试1.振荡电路的振荡条件读一读——正弦信号发生器=

X

aja

+j

f

=

2np,(n

=

0,1,2,

)A

F

=

AF

=1F—

j

f

=1A

F

=

A—

jaA

=

A—

ja

,

F

=

F—

j

fAF

=1

a

a

0X

fX

0X

=

X

X

=1X

fX

f由于有或设则即振幅平衡条件:•

•AF

=

AF

=1j

a

+

j

f

=

2np(n＝0,1,2,…)相位平衡条件:正弦波振荡电路一般由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路四部分组成。放大电路：保证电路能够有从起振到平衡的过程，使电路获得一定幅度的输出，实现能量的控制正反馈网络：使放大电路的输入信号等于反馈信号选频网络：使电路产生单一频率的振荡稳幅电路：使输出信号幅值稳定正弦波振荡电路RC正弦波振荡电路

LC正弦波振荡电路石英晶体振荡电路1Hz—1MHz>1MHz频率稳定RC正弦波振荡电路U

f

=

U

iZ1、Z2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥Uo集成运放和电阻R1、Rf所组成的电压串联负反馈放大电路

选频网络由Z1、Z2组成，同时兼作正反馈网络。1

=

1+

jwCRjwC

jwC1Z

=

R

+11+

jwCRRjwCR

+R=

jwC

=Z12

jwCR

Z2

jwCR

=(1-w

2

R2C

2

)

+

3

jwCR=1+

3

jwCR

+(

jwCR)2U

f210u

=

U

=

Z

+

ZF3(

w

-

w

0

)w

0

wj

f

=

-arctan0

)2w

ww

0

w1-32

+(uF

=1w

0

ww

w

0-

)3

+

j(uF

=RC1令

w

0

=oUifU=

U则2.RC串并联选频网络的选频特性j

f

=

03=

1u

maxF2pRC10f

=

f

=RC10w

=

w

=2.RC串并联选频网络的选频特性当或幅频响应的幅值为最大：相频响应的相位角为零：3(

w

-

w

0

)w

0

wj

f

=

-arctan0

)2w

ww

0

w1-32

+(uF

=2.RC串并联选频网络的选频特性a）幅频响应b）相频响应RC串并联选频网络的频率响应3.振荡的建立与稳定由图可知，经RC选频网络传输到运放同相端的电压与输出电压同相，即有jf=0和ja+jf=2np。这样，放大电路和由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，因而有可能振荡。oUifU=

U4．振荡频率与振荡波形适当调整负反馈的强弱，使Au的值略大于3时，其输出波形为正弦波。若Au的值远大于3，则因振幅的增加，致使放大器件工作在非线性区域，波形将产生非线性失真。RC10只有当w

=w

=，才满足相位平衡条件LC正弦波振荡电路LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，一般在1MHz以上。LC和RC振荡电路产生正弦振荡的原理基本相同，它们在电路组成方面的主要区别是，RC振荡电路的选频网络由电阻和电容组成，而LC振荡电路的选频网络则由电感和电容组成。1．LC选频放大电路（