模电课件大全华科第二十讲非正弦信号产生电路.ppt

9.8 非正弦信号产生电路 9.8.1 比较器 9.8.2 方波产生电路 单门限电压比较器 迟滞电压比较器 9.8.3 矩形波产生电路 9.8.4 方波和三角波发生器 9.8.5 脉冲和锯齿波发生器 9.8.1 比较器 1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零 2.当V+V-时，Vo为正向输出饱和电压VOH 当V+0 时， vOmax = VOH= +VCC vI UR时， 输出应为负饱和值，稳压管的导通,输出电压 的幅度被限定在Uo=-UD Uo Ro Dz 当UiUR时，输出为正饱和值，由于稳压管的稳压作用， Uo=Uz UD UR Uo Ui Uz 输出电压被限定在 （UZ+UD) 9.8.1 比较器 （2）门限电压不为零的比较器 二、 单门限电压比较器 9.8.1 比较器二、 单门限电压比较器应用 过零比较器 微分电路 单向导电性 9.8.1 比较器 由于在ui=Vth=VREF附近出现干扰，uO将时而为VOH， 时而为VOL，导致比较器输出不稳定。如果用这个输出电压 uO去控制电机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允 许的。 二、 单门限电压比较器 存在的问 题 - + R1 Vi R2 VR Vo Rf 引入正反馈加速 输出电压变化 Vo Vi VOH VOL VT-VT+ 当ViVp时，输出将由高电平VOH跳变到低电平VOL ； 三、 迟滞电压比较器 电路 1 当ViVp时，输出将由高电平VOL跳变到低电平VOH ； Vp即为门限电压Vth，也称阈值电压 - + R1 Vi R2 VR Vo Rf 引入正反馈加速 输出电压变化 Vo Vi VOH VOL VT-VT+ 1. 当输出Vo为高电平VOH时，同相端受到VOH和VR同时作用 当ViVT+时，输出将由高电平VOH跳变到低电平VOL 。 VT+称为上门限电压，也称正向阈值电压 三、 迟滞电压比较器 电路 1 - + R1 Vi R2 VR Vo Rf Vo Vi VOH VOL V2V1 三、 迟滞电压比较器 2. 当输出Vo为低电平VOL时，同相端受到VOL和VR同时作用 当ViVT-时，输出将由低电平VOL跳变到高电平VOH 。 VT-称为下门限电压，也称负向阈值电压 迟滞比较器 上门限电压： 下门限电压： 门限宽度： (回差电压) - + R1 Vi R2 VR Vo Rf Vo Vi VOH VOL VT-VT+ 1. 改变基准电压VR可改变上、下门限电压VT-、 VT+ ， 但不影响门限宽度V。 2. 改变正反馈系数R2/(R2+Rf),将影响V和 VT-、 VT+ 。 3. 运放的正负饱和电压VOH、VOL ，可通过加限幅电路限制其值 电路 1 电路 2 电路 3 电路 3 迟滞比较器 稳压管和电阻R4构成稳幅电 路，使输出电压为10V。 R1、R2构成正反馈电路,使 阈值电压 9.8.2 方波产生电路 为积分电路 输出电压经积 分后产生一个变化 的电压替代迟滞比 较器的输入信号。 方波发生器又 称多谐振荡器。 vC 9.8.2 方波产生电路 假定电路的初始状态 VC - + ,VC0 反向充电 正向 充电 反向充电 反向 充电 VC VC VC + - 1、工作原理 9.8.2 方波产生电路 VC + - 反向充电 电容充放电时 三要素法 2、振荡周期 9.8.3 矩形波产生电路 正向充电 反向充电 频率范围：10Hz10KHz 占空比不为50%的实用电路 忽略二极管的正向电阻 Ro Dz + - R1 Vi1 R4 Vo1 Rf A1 - + R2 Vo2 C R3 A2 W A1迟滞比较器, VR=0,V01=(VZ+VD)， A2积分器, 上下限电压由Vi1和Vo1共同决定 输入一周期变化的信号输出V01将是一方波 输入方波信号，输出是一个三角波信号 9.8.4 方波和三角波发生器 V0 t Vom1 Vom2 Von2 Von1 T1T2 T 方波和三角波发生器 V01 V02 Vom1=VZ+VD Von1= -(VZ+VD) Ro Dz + - R1 Vi1 R4 Vo1 Rf A1 - + R2 Vo2 C R3 A2 W A1同相端的电位 Vi1V稍大于零，比较器的输出将由低电 平Von1跳变到高电平Vom1 。 上门限电压 =Vom2= 0 Vi1V稍小于零，比较器的输出将由高电 平Vom1跳变到低电平Von1 。 下门限电压 =Von2 = 0 当Vo1=Von1时， 当Vo1=Vom1时， 方波和三角波发生器 门限宽度 周期T与频率f Ro Dz + - R1 Vi1 R4 Vo1 Rf A1 - + R2 Vo2 C R3 A2 W R22 R21 D1 D2 设计思想：将积分器的充放电回路分开，从而改变T1和T2。 1. 当Vo1为正电压Vom1时，正电压W D1给C充电,积分 时间常数1R21C. 2.当Vo1为负电压Von1时，负电压W D2给C放电,积分时 间常数2 R22C. 9.8.5 脉冲和锯齿波发生器 小 结 1、在第7章曾经讨论过，从振荡条件考虑，当反馈深度 过深或环路增益过大时，负反馈放大电路趋向不稳定，即产 生自激振荡。本章则是在电路中有意地构成正反馈以满足相 位平衡和振幅平衡条件，形成自激以产生正弦信号，二者的 工作过程，本质上是相同的。 2、按结构来分，正弦波振荡电路主要有RC型和LC型两大 类，它们的基本组成包括：可进行正常工作的放大电路A， 能满足相位平衡条件的反馈网络F，其中A或F兼有选频特性 。一般从相位和幅度平衡条件来计算振荡频率和放大电路所 需的增益。而石英晶体振荡器是LC振荡电路的一种特殊形式 。由于晶体的等效谐振回路的Q值很高，因而振荡频率有很 高的稳定性。 小 结 3、本章介绍了单门限电压比较器和迟滞比较器,它们均 有同相输入和反相输入两种接法。单门限电压比较器中的运 放通常工作在开环状态,只有一个门限电压；而迟滞比较器 中的运放通常工作在正反馈状态，其正向过程(vI上升时)和 负向过程(vI下降时)的门限电压不同，因而有上、下两个门 限电压值。估算门限电压应抓住输入电压vI使输出电压vO发 生跳变的临界条件：运放的两输入端近似相等，即v+=v-。 4、非正弦波信号产生电路中没有选频网络，同时器件在 大信号状态下工作，它属于一种弛张振荡电路。本章讨论了 方波、矩形波、锯齿波和三角波产生电路。它们通常由比较 器、反馈网络和积分电路等组成。判断电路能否振荡的方法 是，设比较器的输出为高电平(或低电平)，经反馈、积分等 环节，能使比较器输出从一种状态跳变到另一种状态，则电 路能振荡。锯齿波与三角波产生电路的差别是，前者积分电 路的正向和反向充放电时间常数不相等，而后者是一致的。 重点难点 重点： (1)产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。