第5章_集成信號發(fā)生器_Ⅰ.

1、第5章集成信號發(fā)生器信號發(fā)生器廣泛用于電子工程、自動控制、遙測遙控、儀器儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域。按產(chǎn) 生信號的波形特點(diǎn)，信號發(fā)生器可分為:非正弦波信號發(fā)生器I正弦波信號發(fā)生器5.1非正弦波發(fā)生器主要特點(diǎn)：振蕩條件比較簡單，只要反饋信號能使比較電路狀態(tài)發(fā)生變化，即能產(chǎn)生周期性的振蕩。丄MI T -圖5.1-l-（a）方波、（b）矩形波、（c）三角波、（d）鋸齒波波形示意主要組成：(1) 具有開關(guān)特性的器件(如電壓比較器等)主要作用：產(chǎn)生高、低電平。(2) 反饋網(wǎng)絡(luò)主要作用：將輸出電壓適當(dāng)?shù)胤答伣o開關(guān)器件使 之改變輸出狀態(tài)。(3) 延時(shí)環(huán)節(jié)主要作用：實(shí)現(xiàn)延時(shí)，以獲得所需要的振蕩頻率。5.1.1方波

2、發(fā)生器融”AS:紛 用八感嗾舷小.4畑 JI KKiB. a仲.輸、，丑莎幾.血處B(1)電路組成延遲 環(huán)節(jié)一丄丄遲滯比 較器(2)工作原理 設(shè)z=o時(shí)uo=+UzMc(0+)=0則WR =RZRi RWo -o二+FUF呱電容C充電c按指數(shù)規(guī)律上升I ucu+C/z+0Uq c 波形圖電容c放電c按指數(shù)規(guī)律下降+人2RUo -oc.當(dāng)wo=-C/z時(shí)u+ li C廠+C/zF0f WO9 c“oj 況o、uc t l滅形圖u+ li c r+人2RWo -oe.當(dāng)uo=+Uz時(shí)Ur二FUz電容c又充電C又按指數(shù)規(guī)律上昇+C/z、r o、uc波形圖(3)主要參數(shù)計(jì)算電容兩端電壓的變化規(guī)律根據(jù)二

3、要素法Uc ) = c C00) + Me( +) “C(%如果選定時(shí)間起點(diǎn)為b那么wc(0,) = -FU7wc(oo) = L/7 r = RC當(dāng)(=772時(shí)ucTH)FU7即FUz = Uz+-FUL-Uze由此得電路的振蕩周期振蕩頻率：T = 2RCln(l + 2R /R2)f =1 2RCn(l + 2RJR2)思考題1對上圖電路如何改進(jìn)，可獲得矩形波信號?答：如果將方波信號發(fā)生器中的電容c的充電和放電 回路分開,使充電和放電的時(shí)間常數(shù)不相等，便可獲 得矩形波信號。R+ D改進(jìn)電路+R u+CTc+Ur2、在上圖示電路中，如果電阻人+人_,輸出波形具有 什么特點(diǎn)？答：如果電阻心乩，

4、那么，電容c的充電時(shí)間將大 于放電時(shí)間，輸出波形的占空比增大。5.1.2三角波和鋸齒波發(fā)生器(2)工作原理圖中“Ol=zRR + R?R、R、+心電容C充電設(shè) ”c（+）=0輸出電壓+/VRC丄（）1 力5RCo隨時(shí)間線性下降波形圖555O輸出三角波O1輸出方波(3)主要指標(biāo)1)輸出電壓幅值(a)三角波幅值om(b)方波幅值2）振蕩頻率由圖可知三角波從零上升到Om 的時(shí)間774。+Uz而4RC%uo f+%ARC故電路的振蕩周期zc分4RCR、振蕩頻率/o &T 4RRC(a) (b)1如果用圖(a)示電路替代圖(b)示電路的電阻R,那 么輸出電壓叫的波形有何特點(diǎn)？答：三角波兩邊斜率不同，即三

5、角波變成為鋸齒波。2、在上圖示電路中，如果電 阻尺？人_,畫出輸出信號的 波形。R+R5.1.3壓控振蕩器1&愆，.迦EI妙I(lǐng) :V昭.亠昭邂K5.3W 七曲辺*oUz時(shí)，開關(guān)S接通-ur 區(qū)-_.1壺(2)工作原理|CR1 + R2 R+ R? 0& + R2 01 R + R2(【丿z)rJ f/+A/V m一oi隨時(shí)間線性下降Uic“oi隨時(shí)間線性上升(b) 當(dāng) MbSO 時(shí)/-% = -匕土開關(guān)S接- 電容反向充電1 r+Ar畑一走J (7)力s又接tz電容又正向充電oi又隨時(shí)間線性下降O輸出方波IL 振蕩波形圖(3) 振蕩波形圖(4) 振蕩頻率由波形圖知 當(dāng) A/ = /2-/1 =

6、y 時(shí)“()1 = Z工u A而 Ui=RCT = 4RC0 T 4RCRUZf產(chǎn)U,實(shí)現(xiàn)了電壓控制振蕩頻率的目的練習(xí)題電路如圖所示，圖中運(yùn)放A和二極管巧、都是器改變矩形波占空比時(shí),理想器件,穩(wěn)壓管Dz的穩(wěn)壓值為C/z。試證明調(diào)節(jié)電位周期T將保持不變。當(dāng)切二Uz時(shí)，通過D對電容充電7；二（7? + 心）C ln（l +電容通過。2放電2 R（/?+船）Cln（l +?。㎏2C振蕩周期T = t+F2=(2R + Rw)Cln(l +才)為常數(shù)可見，在改變滑動端位置時(shí)，T保持不變。在圖所示矩形波發(fā)生電路中，理想運(yùn)放的最大 輸出電壓f/omax=12V,最小的輸出電壓t/omin=OV o(a)畫

7、出輸出電壓和電容電壓的波形；R4R5(b)求出的最大值和 最小值；(C)當(dāng)Ur的大小超出什 么范圍時(shí)，電路將不再 產(chǎn)生矩形波？同相端電位U+時(shí)，輸出為低電平；反乙輸出為咼電平。%1 100kQ100kQC0.01gFT-p 心IUR+12VAlOOkQlOOkQR2 LI lOOkQ當(dāng) （）= 12V 時(shí)(b)由圖可知，運(yùn)放同相 端電位的最大值和最小值， 即為c的最大值和最、值。 對于運(yùn)放同相端，由KCL得UO 一 + ( Ur 一 + U+1=比 & 仏._ o + & R312 + 3 =5V3Cmax = Z/+maxCniax一0 + 3Cmin = W+min = _ = IVR3I

8、I lOOkQ100kQ+12VAC丄衣O.OlpFT -pRiURo_lOOkQ Iuo由圖可知”Cmax= ”O(jiān)max/2=6 VCmim= Uomin/2=0 V(c) 如果Ucmaxu+mim,電路不能產(chǎn) 生方波。R2 J 100kQ即當(dāng) t/R3t/+max-t/Omax=6V電路不能產(chǎn)生方波運(yùn)放A】、A?為理想器件；二極管D的正向壓降為0.6V,圖示電路為一壓控振蕩器。設(shè)輸入電壓0C7I6V, 穩(wěn)壓管Dz的穩(wěn)定電壓為6V,它們的其他性能理想。(a)運(yùn)算放大器A】、A?各組成什么電路?(b)畫出“01和波形;(c)寫出振蕩頻率/o與輸入電壓呦的函數(shù)關(guān)系式。(a) A】構(gòu)成反相輸入積分電路，A?