信號生產(chǎn)電路

信號生產(chǎn)電路1

運放工作在線性區(qū)時的特點2運放工作在非線性區(qū)時的特點3電壓比較器4遲滯比較器5方波、三角波、鋸齒波發(fā)生器(6-1)uiuo+UOM-UOM

Ao越大，運放的線性范圍越小，必須在輸出與輸入之間加負反饋才能使其擴大輸入信號的線性范圍。uiuo_+

+Ao1運放工作在線性區(qū)時的特點例：若UOM=12V，Ao=106，則|ui|<12

V時，運放處于線性區(qū)。線性放大區(qū)(5-2)由于運放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化，稱其所謂的理想運放。理想運放的條件虛短路放大倍數(shù)與負載無關(guān)。分析多個運放級聯(lián)組合的線性電路時可以分別對每個運放進行。虛開路運放工作在線性區(qū)的特點一、在分析信號運算電路時對運放的處理(5-3)二、分析運放組成的線性電路的出發(fā)點虛短路虛開路放大倍數(shù)與負載無關(guān)，可以分開分析。u+uo_+

+

u–Ii信號的放大、運算有源濾波電路運放線性應(yīng)用(5-4)非線性應(yīng)用：是指由運放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。由運放組成的非線性電路有以下三種情況：1.電路中的運放處于非線性狀態(tài)。++Auo

比如：運放開環(huán)應(yīng)用uo

運放電路中有正反饋，運放處于非線性狀態(tài)。(6-5)2運放工作在非線性區(qū)時的特點2.電路中的運放處于線性狀態(tài)，但外圍電路有非線性元件（二極管、三極管、穩(wěn)壓管等）。ui>0時：ui<0時：++Auo

R1RF1RF2Duiuoui0傳輸特性(6-6)3.另一種情況，電路中的運放處于非線性狀態(tài)，外圍電路也有非線性元件（二極管、三極管）。由于處于線性與非線性狀態(tài)的運放的分析方法不同，所以分析電路前，首先確定運放是否工作在線性區(qū)。確定運放工作區(qū)的方法：判斷電路中有無負反饋。若有負反饋，則運放工作在線性區(qū)；若無負反饋，或有正反饋，則運放工作在非線性區(qū)。處于非線性狀態(tài)運放的特點：1.虛短路不成立。2.輸入電阻仍可以認為很大。3.輸出電阻仍可以認為是0。(6-7)uoui0+Uom-UomUR傳輸特性3電壓比較器UR：參考電壓ui：被比較信號

++uouiUR–特點：運放處于開環(huán)狀態(tài)。當(dāng)ui>UR時,uo=+Uom當(dāng)ui<UR時,uo=-Uom

一、若ui從同相端輸入(6-8)++uouiURuoui0+Uom-UomUR當(dāng)ui<UR時,uo=+Uom當(dāng)ui>UR時,uo=-Uom

二、若ui從反相端輸入(6-9)uoui0+UOM-UOM++uoui三、過零比較器:(UR=0時)++uouiuoui0+UOM-UOM(6-10)++uouitui例：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。uot+Uom-Uom(6-11)++uiuoui0+UZ-UZ電路改進：用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓。++uiuo

UZRR′uo

UZ電壓比較器的另一種形式

——將雙向穩(wěn)壓管接在負反饋回路上(6-12)比較器的特點1.電路簡單。2.當(dāng)Ao不夠大時，輸出邊沿不陡。3.容易引入干擾。tuiuot過零附近仍處于放大區(qū)(6-13)一、下行遲滯比較器分析1.因為有正反饋，所以輸出飽和。2.當(dāng)uo正飽和時(uo=+UOM)：U+3.當(dāng)uo負飽和時(uo=–UOM)：－++uoRR2R1ui參考電壓由輸出電壓決定4

遲滯比較器特點：電路中使用正反饋，運放處于非線性狀態(tài)。1.沒加參考電壓的下行遲滯比較器(6-14)分別稱UH和UL上下門限電壓。稱(UH-UL)為回差。當(dāng)ui增加到UH時，輸出由Uom跳變到-Uom；－++uoRR2R1ui當(dāng)ui

減小到UL時，輸出由-Uom跳變到Uom

。傳輸特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干擾不會引起跳轉(zhuǎn)。跳轉(zhuǎn)時，正反饋加速跳轉(zhuǎn)。(6-15)tuiUom-UomtuiUHUL例：下行遲滯比較器的輸入為正弦波時，畫出輸出的波形。－++uoRR2R1ui(6-16)2.加上參考電壓后的下行遲滯比較器加上參考電壓后的上下限：－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL(6-17)下行遲滯比較器兩種電路傳輸特性的比較:－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL(6-18)例：R1=10k

，R2=20k

，UOM=12V，UR=9V當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL5V10Vuit0(6-19)首先計算上下門限電壓：－++uoRR2R1uiUR(6-20)+UOM-UOM根據(jù)傳輸特性畫輸出波形圖。－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHULuiuott10V5V002V(6-21)u+=0

時翻轉(zhuǎn)，可以求出上下門限電壓。二、上行遲滯比較器－++uoRR2R1ui當(dāng)u+>u-=0

時,uo=+UOM當(dāng)u+<u-=0時,uo=-UOM1.沒加參考電壓的上行遲滯比較器(6-22)uoui0Uom-Uom傳輸特性曲線UHUL－++uoRR2R1ui上下門限電壓：(6-23)－++uoRR2R1uiUR上下門限電壓：當(dāng)uo=+UOM時：當(dāng)uo=-UOM時：2.加上參考電壓后的上行遲滯比較器(6-24)傳輸特性：UHULuoui0Uom-Uom－++uoRR2R1uiUR－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL對照(6-25)遲滯比較器電路改進：為了穩(wěn)定輸出電壓，可以在輸出端加上雙向穩(wěn)壓管。思考題：如何計算上下限？

UZ－++uoRR2R1uiuo

UZ－++RR2R1ui(6-26)一、電路結(jié)構(gòu)上下門限電壓：下行的遲滯比較器，輸出經(jīng)積分電路再輸入到此比較器的反相輸入端。－++RR1R2C+ucuo–5方波發(fā)生器(7-27)二、工作原理1.設(shè)uo

=

+UOM此時，輸出給C充電!則：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦uc>UH

,就有u->u+,在uc<UH

時，u-

<u+,uo

保持+UOM

不變；uo

立即由＋UOM

變成－UOM

－++RR1R2C+ucuo–(7-28)此時，C

經(jīng)輸出端放電。2.當(dāng)uo

=

-UOM時，u+=ULuc降到UL時，uo上翻。UHuctUL當(dāng)uo

重新回到＋UOM以后，電路又進入另一個周期性的變化。－++RR1R2C+ucuo–(7-29)0UHuctULUOMuo0t-UOMT輸出波形：－++RR1R2C+ucuo–(7-30)RC電路：起反饋和延遲作用，獲得一定的頻率。下行遲滯比較器：起開關(guān)作用，實現(xiàn)高低電平的轉(zhuǎn)換。－++RR1R2C+ucuo–方波發(fā)生器各部分的作用：(7-31)三、周期與頻率的計算f=1/Tuc上升階段表示式:uc下降階段表示式:uc0UHtULT1T2(7-32)方波發(fā)生器電路的改進：－++RR1R2C+ucuo–－++RR1R2C+ucuo

UZ–(7-33)思考題：點b是電位器RW

的中點，點a

和點c

是b的上方和下方的某點。試定性畫出點電位器可動端分別處于

a、b、c

三點時的uo-uc

相對應(yīng)的波形圖。－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc(7-34)反向積分電路方波發(fā)生器電路一：方波發(fā)生器

矩形波

積分電路

三角波6三角波發(fā)生器－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo此電路要求前后電路的時間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。(7-35)－++RR1R2C+uc-++RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由周期T和參數(shù)R、C決定。0uo1tUom-Uom(7-36)電路二：電路一的改型－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向積分電路上行遲滯比較器特點：由上行的遲滯比較器和反相積分器級聯(lián)構(gòu)成，遲滯比較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積分器的輸出又作為遲滯比較器的輸入。(7-37)－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的遲滯比較器回顧:上下門限電壓：(7-38)回顧:反相積分器ui-++RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom(7-39)－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1t＋UOM－UOMuotUHUL(7-40)周期和頻率的計算：tuoUHULT－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1T1T2(7-41)電路三：是電路二的改型電路調(diào)整電位器RW可以使三角波上下移動。即給純交流的三角波疊加了一個直流分量。+E-ERW－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1(7-42)tuoT1T2-－++R2R1++R′R2CuoR+–T1

時間段，電容C通過R′

放電T2

時間段