清華模電課件第25講 非正弦波發(fā)生電路(新).ppt

1、常見的非正弦波,8.5 矩形波發(fā)生電路,8.6 三角波發(fā)生電路,8.7 鋸齒波發(fā)生電路,常見的非正弦波,矩形波,三角波,鋸齒波,尖頂波,階梯波,矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。,8.5 矩形波發(fā)生電路一、什么是矩形波,如圖8-19所示波形，圖中，T1為高電平的持續(xù)時間；T2為低電平的持續(xù)時間；T為周期，即 T=T1+T2 將高電平的時間與周期的比值定義為占空比，記為q 占空比為0.1至0.9的波形定義為矩形波。其中占空比為0.5的矩形波又稱方波，是矩形波的特例。,二、占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路,基本上是由滯回比較器與RC積分電路構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)占空比可調(diào)，只需使T1T2，為此加了兩

2、個二極管與一個電位器，將RC充放電通路分開，并實(shí)現(xiàn)占空比可調(diào)。 限幅器由兩個穩(wěn)壓管構(gòu)成，起箝位作用，其限幅值為UZ，提供矩形波的幅值。根據(jù)求閾值的方法可求得滯回比較器的閾值為R1UZ/(R1+R2)，傳輸特性如圖(b)所示,工作原理,設(shè)V1、V2的內(nèi)阻分別為rd1、rd2，并且rd1=rd2。當(dāng)Uo=UZ時，V1導(dǎo)通，V2截止，使電容C充電，充電時間常數(shù)充=(R+rd1+RW)C；UC由小到大不斷上升，極性上正下負(fù)，當(dāng)UC升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)時，比較器發(fā)生負(fù)跳變，Uo由+UZ變?yōu)閁Z；當(dāng)Uo=UZ時，V1截止，V2導(dǎo)通，又使電容C放電，其放電時間常數(shù)放=(R+RW+rd2)C

3、，UC不斷下降至 UTH2=R1U2/(R1+R2)時，比較器發(fā)生正跳變，Uo由UZ變?yōu)?UZ。上述過程重復(fù)進(jìn)行，于是振蕩發(fā)生了。,調(diào)節(jié)RW，只要RWRW，就能產(chǎn)生矩形波。 當(dāng)RWRW時，則充放，T1T2，Uo的波形也是矩形波，波形與圖8-20(c)中相反；當(dāng)RW=RW時，則充=放，T1=T2,占空比T1/T=0.5,Uo波形為方波。,三、振蕩周期與頻率,根據(jù)充放電理論，由圖(b)看出，設(shè)UC=R1UZ/(R1+R2)(即UTH2)，在UOH=+UZ的作用下，電容C充電的關(guān)系式為 UC由UTH2=R1UZ/(R1+R2)上升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)的時間為T1，由此得 解得 同理得

4、,三、振蕩周期與頻率,矩形波的振蕩周期是 振蕩頻率 占空比為 可見，調(diào)節(jié)RW電位器可使占空比變化。,四、方波發(fā)生電路,是由帶限幅器滯回比較器和RC充放電回路兩部分構(gòu)成。與矩形波電路所不同的是充放電回路相同，充=放=RC，故使T1=T2、q=0.5，從而使Uo產(chǎn)生方波，同時在電容C上產(chǎn)生線性不好的三角波，如圖 (b)所示。方波的幅值由UZ決定，而三角波的幅值由滯回比較器的閾值R1UZ/(R1+R2)決定。方波的重復(fù)周期為 振蕩頻率,8.6 三角波發(fā)生電路,如果把一個方波信號接到積分電路的輸入端，那么，在積分電路的輸出端可得到三角波信號；而比較器輸入三角波信號，其輸出端可獲得方波信號。 根據(jù)這一原

5、則，采用抗干擾能力強(qiáng)的同相滯回比較器和反相積分器互相級聯(lián)，構(gòu)成三角波信號發(fā)生電路。,滯回比較器起開關(guān)作用，使Uo形成對稱方波，作為積分器的輸入信號，Uo作為A1的同相輸入信號。反相積分器起延遲作用，或線性上升或線性下降，使Uo形成線性度高的三角波；由Uo至R1連線的作用是使Uo三角形的幅值不受Uo1方波頻率的影響。 設(shè)t=0時Uo1=+UZ，電容器初始值UC(0)=0,Uo=0； 當(dāng)t=0t1時，Uo1=+UZ，電容C被充電，由反相積分，Uo線性下降；當(dāng)t=t1時，比較器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，Uo達(dá)到負(fù)的最大值；當(dāng)t=t1t2時，Uo1=UZ，電容C放電，放=RC，經(jīng)反相積分，Uo線性上升到t2時，比較器

6、狀態(tài)又翻轉(zhuǎn)，Uo達(dá)到正幅值。 以上過程反復(fù)進(jìn)行，于是電路振蕩起來。由于充=放=RC，所以Uo形成三角波。,解出,所以,可見，只要R1、R2、UZ穩(wěn)定不變，則Uom就是一個穩(wěn)定不變的值，而與Uo1方波的頻率無關(guān)。,方波的幅值由限幅值UZ決定，而由波形圖知當(dāng)Uo1發(fā)生翻轉(zhuǎn)的時刻對應(yīng)的輸出電壓就是最大值Uom，所以三角波的幅值就是比較器的閾值。由疊加原理求出,三角波的周期可由波形圖求出，t2t1=T/2,對應(yīng)2Uom，再由反相積分,即,解出,振蕩頻率,可見，先固定R1、R2，使?jié)M足Uom不變，再粗調(diào)電容C，細(xì)調(diào)電阻R，使?jié)M足振蕩頻率f0，使調(diào)幅與調(diào)頻互不影響。,8.7 鋸齒波發(fā)生電路一、電路組成,包

7、括同相輸入滯回比較器(A1)和充放電時間常數(shù)不等的積分器(A2)兩部分，共同組成鋸齒波電壓產(chǎn)生電路 .,二、門限電壓的估算,單獨(dú)畫出由A1組成的同相輸入滯回比較器。圖(b)中的Ui就是原中的Uo，即Ui=Uo。由圖(b)有,考慮到電路翻轉(zhuǎn)時，有U+1=U1=0，代入上式，解出,二、門限電壓的估算,由于Uo1=UZ, 可分別求出上、下門限電壓和門限寬度為,三、工作原理,（1）設(shè)t=0時接通電源，有Uo1=UZ,則UZ經(jīng)R6向C充電，使輸出電壓按線性規(guī)律增長。當(dāng)Uo上升到門限電壓UT+使U+1=U1時，比較器輸出Uo1由UZ上跳到+UZ，同時門限電壓下跳到UT值。 （2）Uo1=+UZ經(jīng)R6和V1、R5兩支路向C反向充電，由于時間常數(shù)減小，Uo迅速下降到負(fù)值。當(dāng)Uo下降到下門限電壓UT使U+1=U1時，比較器輸出Uo1又由+UZ下跳到UZ。 （3）如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。由于電容C的正向與反向充電時間常數(shù)不相等，輸出波形Uo為鋸齒波電壓，Uo1為矩形波電壓,可以證明，若忽略二極管的正向電阻，其振蕩周期為,當(dāng)R5、V1支路開路，電容C的正、反向充電時間常數(shù)相等時，此時，鋸齒波就變成三角波。,波形變換電路,1. 利用基本電路實(shí)現(xiàn)波形變換 正弦波變方波、變矩形波，方波變?nèi)遣ǎ?三角波變方波，固定頻率