4篇1章-信号发生电路部分(新)课件

第四篇电子电路综合与应用第一章函数信号发生电路4.1.1电压比较器一、基本比较器利用运放的开环特性A-+vsvovovsVom+Vom-理想实际0过零比较器电压比较器是指一种将输入信号与已知参考电压进行比较，并用输出电平的高、低来表示比较结果的功能电路。同相过零比较器单门限比较器A-+vsvoVRR0vovs+VZ-VZ0VR抗干扰差滞回比较器输入比较电压接反相端，参考电压在同相端，输出与输入构成正反馈。滞回比较器有同相输入和反相输入两种方式。当vO＝VOH时，，称为上触发电平当vO＝VOL时，，称为下触发电平当时，当时，电压传输特性（施密特触发器）(+)(-)(-)反相输入VTH和VTL是比较器输出电平翻转的两个阈值电平。输入和输出之间的关系用电压传输特性表示由于其特性如同滞迟回线，故称滞迟比较器（或施密特触发器）回差电压如输入信号为三角波，VREF为正参考电压，则输出是一个方波。初始状态为：vO＝VOH在vO＝VOH时，vP＝VTH。只有当vS上升到＞VTH时，输出才跳变为低电平。在vO＝VOL时，vP＝VTL。只有当vS下降到＜VTL时，输出才跳变为高电平。回差电压从滞回比较器电压传输特性可知，它有一个十分重要的特性：回差特性。以同相滞回比较器为例，电路由低电平翻转到高电平所需的触发电平VTH，和由高电平翻转到低电平所需的触发电平VTL不一致特性。这两个触发电平之差称回差电压（简称回差）。回差特性反相

滞回比较器同相

滞回比较器回差电压回差是滞回比较器的固有特性，它的大小可以通过有关电阻调节。回差电压越大，电路越不易误触发，即抗干扰能力越强。1、运算电路为了实现性能稳定并满足一定的精度要求，电路中的运放均引入负反馈，运放处于线性工作范围，分析输出和输入关系时要用“虚短”“虚断”概念。2、为了提高比较器的灵敏度和反应速度，电压比较器不仅没有引入负反馈，有时甚至引入正反馈，运放工作在开环或正反馈状态，因此绝大多数情况下处于非线性工作范围，不存在“虚短”等深度负反馈概念。但“虚断”仍能用。输出开关状态，有高、低电平二个稳定状态。分析方法：着重抓住比较器的输出从一个电平跳变到另一个电平（此时处在线性工作状态）的临界条件（此时运放两个输入端之间的电压可视为零）所对应的输入电压值来分析输入量与输出量之间的关系。同相滞回比较器输入比较电压接同相端，参考电压在反相端，输出与输入构成正反馈。同相输入三、窗口比较器和三态比较器窗口比较器当vS＜VRL时，vO1=VOL，

vO2=VOH，

vO=VOH；当vS＞VRH时，vO1=VOH，

vO2=VOL，

vO=VOH；当VRL＜vS＜VRH时，

vO1=VOL，

vO2=VOL，

vO=0；三态比较器D2导通，D1截止时D2截止，D1导通时D2截止，D1截止时四、集成电压比较器前面介绍的各种电压比较器都是由通用型运放构成的，工作速度较低，响应时间较长，且输出电平与数字电路TTL器件不兼容。集成电压比较器实质上是一种模拟电路与数字电路之间的接口电路。其优点是：

输入级与通用型运放相同，输出级与数字电路要求一致，多为集电极开路(OC)或发射极开路(OE)频带较宽，无需相位补偿翻转速度较快常带有可控制的选通端，当需要结果的时候，输出被选通；不需要的时候，比较器与外电路隔离。LM311型集成比较器电源电压可以单组+5V，也可±15V，适应范围宽。输出与TTL或CMOS电平兼容；可以直接驱动多种负载（灯泡、继电器等）。输入和输出都可以与系统地隔离，输出可以驱动以地为参考或以正、负电源为参考的负载。功能框图与引脚特点：常用接线方式集电极输出，以正、负电源为参考集电极输出，以外接电源和地为参考射极输出，以正电源和地为参考应用举例磁性传感器检测电路继电器驱动电路MC14574（CMOS）集成四电压比较器与CMOS电路兼容，功耗低，输入阻抗高电源电压范围宽：5~15V或

(2.5~7.5)V转换速率快功能框图与引脚特点：应用举例单限比较器双电源供电单限比较器单电源供电施密特触发器4.1.2非正弦波发生器一、由集成运放组成的非正弦波发生器电路中的R和C组成电容充放电回路，R0、Dz1、Dz2是输出电压的双向限幅电路，与运放、R1和R2构成反相滞回比较器电路。工作原理当合上电源瞬间，vC＝0，假设输出为高电平（vO＝+VZ)。当vO＝-VZ时，电容C放电，vC

下降。当降至下限触发电平VTL时()，输出状态翻

转为高电平，即vO＝+VZ。当vO＝+VZ时，输出电压vO通

过R对电容C充电，电容电压

vC以指数规律上升。当升至反

相滞回比较器的上限触发电平

VTH时()，输出状

态翻转为低电平，即vO＝-VZ。周而复始，得到方波和三角波。振荡频率f利用一阶RC电路电容电压的过渡过程计算（三元素法）可求振荡周期或频率。当时，改进电路（改善三角波的线性度）该电路的三角波线性不好是主要的缺点，设想采用恒流充放电的积分电路来取代RC回路，则可得到线性优良的三角波。积分器同相滞回比较器振荡原理定性说明：合上电源瞬间，假定比较器输出为低电平，vO2=VOL=-VZ。积分器作正方向积分，vO1线性上升，随着上升，当时，即比较器翻转为高电平，vO2=VOH=+VZ。积分器又开始作负方向积分，vO1线性下降，当时，即比较器翻转为低电平，vO2=VOL=-VZ。随着下降，周期改进电路（锯齿波发生电路）这只要将积分器的正向和负向积分回路分开，并能调节正负方向积分的时间常数即可。把R用下图代替二、CMOS门电路组成的晶体振荡器用逻辑门电路和石英晶体能构成振荡频率很稳定的脉冲波形，通常用在数字逻辑电路中，作为时钟脉冲信号。串联型晶体多谐振荡器将谐振频率选在串联谐振频率fs。由于谐振时电抗为0，把晶体设置在正反馈回路。电路中，R是偏置电阻，静态时使门G1工作在线性放大区，以利容易起振。并联型晶体多谐振荡器频率选在fs和fp之间，使晶体呈现电感性，以便形成电容三点式的振荡。温度校正电容波形整形频率微调电容四、压控振荡器（VCO或V/F)在一些使用场合，要求电路的振荡频率与控制电压成比例，即电压控制振荡频率。电路由一个积分器和一个同相滞回比较器组成。二极管作隔离，并作快速放电通路。稳压管用作同相比较器输出限幅。

VS>0时，假定同相比较器输出高电平（=VZ），D截止，积分器反向积分，vO线性下降，当vO下降至0并继续下降至VTL时，比较器输出变为低电平（-VD≈-0.7V），随后D导电，C放电（较快），电位上升，当升至VTH时，输出又变高电平，如此周而复始，产生振荡。工作原理：从波形图可知，反向积分时间长，而放电时间很短，振荡周期由反向积分时间决定，所以有振荡周期：充放电电流相等的压控振荡器该图增加了一只R

1电阻，其它没有变，所以充放电时间一样，产生的是三角波和方波输出。4.1.6单片集成多功能函数发生器ICL8038简介集波形发生与波形变换于一体的多功能单片集成函数发生器有正弦波、矩形波、三角波、锯齿波四种波形输出占空比可任意调节频率范围为0.001Hz~1MHz