模电第8章-波形的发生和信号的转换

1、第八章 波形的发生和信号的转换8.1 8.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.2 8.2 电压比较器电压比较器8.3 8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路8.4 8.4 信号的转换信号的转换 小信号放大电路，功率放大电路 都与输入信号密切相关，输出波形与输入波形一致。 振荡电路不需要输入，只要通上电源，就可在输出端得到一定频率，一定幅值的特定波形。 正弦波振荡 张弛振荡 （多谐振荡）函数发生器信号发生器8.18.1 正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成一、正弦波振荡的条件和电路的组成二、二、RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路三、三、LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波

2、振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成1. 正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路振荡的不同之处：在正弦波振荡电路与负反馈放大电路振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。中引入的是正反馈，且振荡频率可控。在电扰动下，对于某一特定频率在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：的信号形成正反馈：oioXXX 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。终达到动态平衡，稳定在一定的

3、幅值。1. 正弦波振荡的条件211FAnFAFA 一旦产生稳定的振荡，则一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即电路的输出量自维持，即ooXFAX幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件1FA起振条件：起振条件： 要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在，且在合闸通电时对于合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程，信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。即满足起振条件。2. 起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。仅有一种频率且幅值由小

4、逐渐增大直至稳幅。很多种频率很多种频率频率逐渐变频率逐渐变为单一为单一振幅越来越大振幅越来越大趋于稳幅趋于稳幅2. 起振与稳幅1FA电路如何从起振到稳幅？电路如何从起振到稳幅？)(ifXXoXooXFAAFAF稳定的稳定的振幅振幅非线性环节非线性环节的必要性！的必要性！3. 基本组成部分1) 放大电路：放大作用放大电路：放大作用2) 正反馈网络：满足相位条件正反馈网络：满足相位条件3) 选频网络：确定选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡，保证电路产生正弦波振荡4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅非线性环节（稳幅环节）：稳幅1) 是否存在主要组成部分；是否存在主要组成部分；2) 放大电路能否

5、正常工作，即是否有合适的放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路；可能正常传递，没有被短路或断路；3) 是否满足相位条件，即是否存在是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡，是否可能振荡 ；4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。是否满足幅值条件，即是否一定振荡。常合二为一常合二为一4、分析方法相位条件的判断方法：瞬时极性法瞬时极性法断开反馈，在断开处给放大电路加断开反馈，在断开处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui，且规，且规定其极性，然后根据定其极性，然后根据 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf的极性的极性若若Uf与与Ui极

6、性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。可能产生自激振荡。 在多数正弦波振荡电路在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和中，输出量、净输入量和反馈量均为电压量。反馈量均为电压量。 iU极性？极性？5. 分类常用选频网络所用元件分类。常用选频网络所用元件分类。1) RC正弦波振荡电路：正弦波振荡电路：1兆赫以下兆赫以下2) LC正弦波振荡电路：几百千赫几百兆赫正弦波振荡电路：几百千赫几百兆赫3) 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定二、RC 正弦波振荡电路1. RC串并联选频网络低频段低频段高频

7、段高频段900 0Ff，Uf900 Ff，UfUo.Uf.I.Uo.Uf.I. 在频率从在频率从0中必有一个频率中必有一个频率f0，F0。CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCFRC串并联选频网络的频率响应当当 f=f0时，不但时，不但=0，且，且 最大，为最大，为1/3。F)( j31 21000ffffFRCf，则令1)是否可用共射放大电路？是否可用共射放大电路？2)是否可用共集放大电路？是否可用共集放大电路？3)是否可用共基放大电路？是否可用共基放大电路？4)是否可用两级共射放大电路？是否可用两级共射放大电路？2. 电路组成 应为应为RC 串并联网路配一个电

8、压放大倍数略大于串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。的放大电路。不符合相位条件不符合相位条件不符合幅值条件不符合幅值条件输入电阻小、输出输入电阻小、输出电阻大，影响电阻大，影响f0 可引入电压串联负反馈，使可引入电压串联负反馈，使电压放大倍数大于电压放大倍数大于3，且，且Ri大、大、Ro小，对小，对f0影响小影响小3.3. RC 桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）用同相比例运算电路作放大电路。用同相比例运算电路作放大电路。 因同相比例运算电路有非常好的因同相比例运算电路有非常好的线性度，故线性度，故 R 或或 R

9、f 用热敏电阻，或用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。加二极管作为非线性环节。文氏桥振荡文氏桥振荡器的特点？器的特点？1f2RR 以以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，两个网络构成桥路，一对顶点作为输出电压串联负反馈，两个网络构成桥路，一对顶点作为输出电压，一对顶点作为放大电路的净输入电压，就构成文氏桥压，一对顶点作为放大电路的净输入电压，就构成文氏桥振荡器。振荡器。+C1C2C3C4RWRRWRC1C2C3C4-+-oUfU振荡频率可调的振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路例例8.1.1 在图中所示的电路

10、中，已知电在图中所示的电路中，已知电容的取值分别为容的取值分别为0.01 F、 0.1 F 、 1 F 、 10 F ，电阻，电阻R=50 ，电位器，电位器RW=10k 。试问：试问：f0的调节范围？的调节范围？ 用双层波段开关接不同的电容，用双层波段开关接不同的电容，作为振荡频率作为振荡频率f0的粗调；用同轴电位的粗调；用同轴电位器实现器实现f0的微调。振荡频率的可调范的微调。振荡频率的可调范围能够从几赫兹到几百千赫。围能够从几赫兹到几百千赫。解：解：RCf210HzHzCRRfw59. 1101010105021)(2163maxmin0kHzHzRCf3181001. 05021216m

11、inmax0f0的调节范围约为的调节范围约为1.59Hz318kHz。频率可调的文氏桥振荡器 改变电容以粗调，改变电改变电容以粗调，改变电位器滑动端以微调。位器滑动端以微调。 加稳压管可以限制输出电加稳压管可以限制输出电压的峰压的峰-峰值。峰值。同轴同轴电位器电位器能自行启振的电路能自行启振的电路R21、R22略略大于大于2R1, ,随随着着uo的增加，的增加，R22逐渐被逐渐被短接，短接，A自自动下降。动下降。副值趋于副值趋于稳定稳定uo_+R21RCRCR1D1D1R22讨论一：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路合理连接电路，组成文氏桥振荡电路 例例 试用相位平衡条件，判断图示电路能否振荡。

12、试用相位平衡条件，判断图示电路能否振荡。解：解：在在T1射极加射极加 的信号的信号RCf21180A 则0F 180FA +-uiCRRe2Re1RC2RC1RbRCT1T2Vccuf+-不满足相位平衡条件，不能产生振荡。不满足相位平衡条件，不能产生振荡。CRRe2Re1RC2RC1Rb1RCT1T2Vcc(a)+-ufui+-在在T1基极加基极加 的信号的信号RCf21180A 则0F 180FA 不满足相位平衡条件，不满足相位平衡条件， 不能产生振荡。不能产生振荡。VccCReRRC2RbT1T2RC-Vee(b)+-ufui+-在在T1基极加基极加 的信号的信号RCf210A 则0F 0

13、FA 满足相位平衡条件，满足相位平衡条件， 能产生振荡。能产生振荡。一、一、LC谐振回路的频率特性谐振回路的频率特性CLICLIRLCf21022221LRLCjLRRLjRCjYLCQLCLR2200111111令式中虚部为零，就可求出谐振角频率令式中虚部为零，就可求出谐振角频率RLQ0式中式中Q为品质因数为品质因数LC10LCf 210 当当Q1时，时，谐振频率谐振频率8.1.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路CLICLIRLCf21022221LRLCjLRRLjRCjY当当Q1时，时，|Z0|Q2R当当f= f0时，电抗时，电抗RQRRLRYZ220200|1|CLQXQXZ |0

14、当网络的输入电流为当网络的输入电流为I0时，电容和电感时，电容和电感的电流约为的电流约为QI0 。LCfCLRQ 2110 ， 理想理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻抗无穷大。阻抗无穷大。LCf 210谐振频率为谐振频率为在损耗较小时，品质因数及谐振频率在损耗较小时，品质因数及谐振频率损耗损耗 在在ff0时，电容和电感中电流各约为多少？网络的电时，电容和电感中电流各约为多少？网络的电阻为多少？阻为多少？22221LRLCjLRRLjRCjY由上式可得适用于频率从零到无穷大时由上式可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式并联网络电抗的表达式YZ1ff0

15、| ZQ值大值大Q值小值小+900f -90000f0Q值大值大Q值小值小beurZACLiURb1Rb2+-ReCe+VCCTCbLC并联谐振电路中，在并联谐振电路中，在f=f0时，阻时，阻抗角为抗角为0，阻抗值最大。，阻抗值最大。 构成正弦波构成正弦波振荡电路最简振荡电路最简单的做法是通单的做法是通过变压器引入过变压器引入反馈。反馈。附加相移附加相移LC选频放大电路正弦波振荡电路 当当 f=f0时，电时，电压放大倍数的数压放大倍数的数值最大，且附加值最大，且附加相移为相移为0。放大电路放大电路反馈网络反馈网络Uo共射电路共射电路A=-2. 变压器反馈式电路)(0iffUfUC1是必要的吗？

16、是必要的吗？特点：特点： 易振，波形较好；耦合不紧密，易振，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。损耗大，频率稳定性不高。分析电路是否可能产生正弦分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤：波振荡的步骤：1) 是否存在四个组成部分是否存在四个组成部分2) 放大电路是否能正常工作放大电路是否能正常工作3) 是否满足相位条件是否满足相位条件4) 是否可能满足幅值条件是否可能满足幅值条件必须有合适的同铭端！必须有合适的同铭端！为什么用分立元为什么用分立元件放大电路件放大电路+-fuN2CiuRb2Rb1+-ReCe+VCCTC1RLN1-+二、变压器反馈式振荡电路二、变压器反馈式振荡电路1.工作原

17、理工作原理CRb2Rb1ReCe+VCCTC1RLN2N1-+P+-ui+-Rb2Rb1TRLN2CN1N3交流通路交流通路Rb2Rb1TRLN2CN1N3bIRb2Rb1RiCN1N2rbeRL1L2+-iUcI1I2IAB1ICRL1AB微变等效电路微变等效电路bIRb2Rb1RiCN1N2rbeRL1L2+-iUcI1I2IAB1ICRL1AB 211IMjILjRUo 2112LjRIMjI 11ILjRUo 222222211LLRMLLi 在变压器原边在变压器原边在副边，电流在副边，电流整理可得整理可得其中其中2.振荡频率及起振条件振荡频率及起振条件iiRLRMRR 222222

18、CLRQ11品质因数品质因数当当Q1时，振荡频率时，振荡频率CLf1021 beibcr|U|Q|I|Q|I|Q|I| 1iiiffRLjRIMjRIU 2010 beifr|U|MQ|I|M|U| 010若若 0L21时，时，LC回路产生谐振，等效电阻非常大，所取电回路产生谐振，等效电阻非常大，所取电流可忽略不计，因此放大电路的放大倍数为流可忽略不计，因此放大电路的放大倍数为beLurRA 因为起振条件为因为起振条件为112 MLMLrR|FA|beL 所以所以LbeRrMLML 21 RiN1(L1)N2(L2)oUfUABRb2Rb1Crbe+-iUbIbI+-+-+-RL4.优缺点优缺

19、点振荡频率宽，振幅大；振荡频率宽，振幅大；振荡波形含高次谐波分量多。振荡波形含高次谐波分量多。四、电容反馈式振荡电路四、电容反馈式振荡电路1. 电路组成电路组成2. 工作原理工作原理3. 振荡频率和起振条件振荡频率和起振条件2121021CCCCLf 反馈系数的数值反馈系数的数值21CCUU|F|of 电压放大倍数电压放大倍数beLiourRUU|A| 式中集电极等效负载式中集电极等效负载2|F|R/RRici 因为起振条件为因为起振条件为121 CCrR|FA|beL 12LbeRrCC所以所以Rb2Rb1ReCe+VCCTC3RcC2C1-+-ui+-LC2C1LC3ceb4. 稳定振荡频

20、率的措施稳定振荡频率的措施具体方法：具体方法：在电感所在支路串联一个小在电感所在支路串联一个小电容电容C，而且，而且CC1，CC2，这样，这样CCCC111121 总电容为总电容为C，电路的振荡频率，电路的振荡频率LCf 210 LRb2Rb1Re+VCCTCb-+-ui+-ufRb2Rb1ReCe+VCCTC3RcC2C1LCoCiC8.1.4石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路一、石英晶体的特点一、石英晶体的特点晶片晶片敷银层敷银层管脚管脚管脚管脚.压电效应和压电振荡压电效应和压电振荡概念概念1：在石英晶体两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率：在石英晶体两个管脚加交变电场时，它

21、将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，该现象称为压电的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，该现象称为压电效应。效应。概念概念2：当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生：当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称为压电振荡。共振，称为压电振荡。晶片晶片敷银层敷银层管脚管脚管脚管脚2.石英晶体的等效电路和振荡频率石英晶体的等效电路和振荡频率LRC0CX0ffsfp 当等效电路中的当等效电路中的L、C、R支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻性，等效电阻为性，等效电阻为R，谐振频率，谐振频率LCfs 21 谐振频率下整

22、个网络的电抗等于谐振频率下整个网络的电抗等于R并联并联C0的容抗，因的容抗，因R C0 ，故，故可以近似认为石英晶体也呈纯阻性，等效电阻为可以近似认为石英晶体也呈纯阻性，等效电阻为R。LRC0CX0ffsfp谐振频率谐振频率000121CCfCCCCLfsp 由于由于CC0 ，所以，所以fpfs 。品质因数的表达式品质因数的表达式CLRQ1 由于由于和和的数值都很小，的数值都很小，数值很大，所以数值很大，所以值高达值高达104106。Rb2Rb1ReCe+VCCTCRcC2C1二、石英晶体正弦波振荡电路二、石英晶体正弦波振荡电路1. 并联型石英晶体正弦波振荡电路并联型石英晶体正弦波振荡电路2.

23、 串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路Rb2Rb1Re1+VCCT1Cb+-uI+RcRfRe2T28.2.1 概述概述一、电压比较器的电压传输特性一、电压比较器的电压传输特性概念概念：使：使uO从从UOH跃变为跃变为UOL，或者从，或者从UOL跃变为跃变为UOH的输入电压的输入电压称为阈值电压，或转折电压，记作称为阈值电压，或转折电压，记作UT。为了正确画出电压传输特性，必须求出以下三个要素：为了正确画出电压传输特性，必须求出以下三个要素：（1）输出电压高电平和低电平的数值）输出电压高电平和低电平的数值UOH和和UOL ；（2）阈值电压的数值）阈值电压的数值UT ；（3）当）当uI变

24、化且经过变化且经过UT时，时， uO跃变的方向，即是从跃变的方向，即是从UOH跃变为跃变为UOL ，还是从，还是从UOL跃变为跃变为UOH 。uOUOHUOL 0uIUT二、集成运放的非线性工作区二、集成运放的非线性工作区 AuOuPuNuO AuPuN反馈通路反馈通路uOUOM-UOM0uP-uN三、电压比较器的种类三、电压比较器的种类1. 单限比较器单限比较器uOUOHUOL0uI2. 滞回比较器滞回比较器3. 窗口比较器窗口比较器uOUT1UT20uIuOUOHUOL0uIUT1UT28.2.2 单限比较器单限比较器一、过零比较器一、过零比较器 AuOuIuO+UOM-UOM0uI Au

25、OuID1D2R输入保护uO+UOM-UOM0uI AuOuIDZ1DZ2RuO AuOuIDZ UZR AuOuIDZRuO+UZ-UZ0uI有输出限幅的过零比较器有输出限幅的过零比较器 AuOuIUREF AuOuIUREFuO+UOM-UOM0uIuO+UOM-UOM0uIUREFUREFuO+UOM-UOM0uIuO+UOM-UOM0uIUREFUREF二、一般单限比较器二、一般单限比较器UI、UREF在两个输入端 AuOuIDZ UZR1R2RUREFuOREFINURRRuRRRu212211利用叠加原理，集成运放反相输入端的电位为利用叠加原理，集成运放反相输入端的电位为令令uP=

26、 uN=0，求出阈值电压，求出阈值电压REFTURRU12当当uIUT时，时， uNUT时，时， uNup ，所以，所以uO= -UOM ，uO=UOL=-UZ 。uO+UZ-UZ0uIUTUI、UREF在一个输入端分析电压传输特性三个要素的方法是分析电压传输特性三个要素的方法是：(1)通过研究集成运放输出端所接的限幅电路来确定电压通过研究集成运放输出端所接的限幅电路来确定电压比较器的输出低电平比较器的输出低电平UOL和输出高电平和输出高电平UOH ；(2)写出集成运放同相输入端、反相输入端电位写出集成运放同相输入端、反相输入端电位up和和uN的的表达式，令表达式，令uN=up ，解得的输入电

27、压就是阈值电压，解得的输入电压就是阈值电压UT ；(3)uO在在uI过过UT时的跃变方向决定于时的跃变方向决定于uI作用于集成运放的作用于集成运放的哪个输入端。当哪个输入端。当uI从反相输入端输入从反相输入端输入(或通过电阻接反相或通过电阻接反相输入端输入端)时，时，uIUT ，uO=UOL 。当。当uI从同相输入端输入从同相输入端输入(或通过电阻接同相输入端或通过电阻接同相输入端)时，时，uIUT ，uO=UOH 。 AuOuIR1DZ UZR2R8.2.3 滞回比较器滞回比较器令令uP= uN，求出阈值电压，求出阈值电压uO= UZ 。集成运放反相输入集成运放反相输入端的电位端的电位uN

28、= uI，同相输入端同相输入端的电位的电位ZPURRRu211ZTURRRU211+UZ-UZuO0uI+UT-UT AuOuIDZ UZR1R2RUREF同相输入端的电位同相输入端的电位ZREFPURRRURRRu211212令令uP= uN，求出阈值电压，求出阈值电压ZREFTURRRURRRU2112121ZREFTURRRURRRU2112122uOUT2UT10uI8.2.4 窗口比较器窗口比较器uOuID1 A1D2R1 A2URHURLuO1uO2R2DZuOUOHUOL0URLURHuI结论：结论：(1)在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输出电压在电压比较器中，集成运放

29、多工作在非线性区，输出电压只有高电平和低电平两种可能的情况。只有高电平和低电平两种可能的情况。(2)一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系。系。(3)电压传输特性的三个要素是输出电压的高、低电平，阈值电压传输特性的三个要素是输出电压的高、低电平，阈值电压和输出电压的跃变方向。输出电压的高、低电平决定于电压和输出电压的跃变方向。输出电压的高、低电平决定于限幅电路；令限幅电路；令uP= uN 所求出的所求出的uI就是阈值电压；就是阈值电压； uI等于阈值等于阈值电压时输出电压的跃变方向决定于输入电压作用于同相输入电压时输出电压的跃变方

30、向决定于输入电压作用于同相输入端还是反相输入端。端还是反相输入端。8.15 8.15 分别求图示电路的电压传输特性。分别求图示电路的电压传输特性。5 . 123111111iipuRRRRRRuu，得阈值电压，得阈值电压，令令0 NpuuV3TUiuouV3V8V8 V,8V,3oiuuV.8V,3oiuuV50.2V V,5DV,0Z oiuu击穿导通，击穿导通，iuou过零比较器过零比较器0 pNTuuU。正正向向导导通通，锗锗管管V20DV,0.uuoi 滞回比较器滞回比较器2220101062010203pu，得阈值电压，得阈值电压，令令INpuuu V4V021TTUUV,6V,4o

31、iuuV.6V,0oiuu4VuO0uI滞回比较器滞回比较器2322010106201020IIpuuu，得阈值电压，得阈值电压，令令V3 NpuuV5 . 7V5 . 121TTUUV,6V,5 . 7oiuuV.6V,5 . 1oiuuuO7.5V1.5V0uI窗口比较器窗口比较器,VuuoI5DV31 通通，时时，,VuuoI5DV32 通通，时时，.VuDuoI5DV3V321 都都不不通通，时时，+5+3-3uO0uI8.16 8.16 分别根据下列电压传输特性画出输出电压波形。分别根据下列电压传输特性画出输出电压波形。tuotuotuo8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路非正弦

32、波非正弦波8.3.1 矩形波发生电路矩形波发生电路一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理 AuO uN(uC)DZ UZR1R2R4R3C RC电路电路（起反馈延迟作用）（起反馈延迟作用）滞回比较器滞回比较器（起开关作用）（起开关作用）ZTURRRU211uO+UZ-UZ0uI+UT-UTT RC电路电路（起反馈延迟作用）（起反馈延迟作用） AuO uN(uC)DZ UZR1R2R4R3C滞回比较器滞回比较器（起开关作用）（起开关作用）uC0-UTtuot0+UT-UZ+UZTkTCRTTZTUeUUU32/121321ln2RRCRT三、占空比可调的矩形波电路三、占空比可调的矩形波电路

33、 AuO uN(uC)DZ UZR1R2R4R3CRW1D1D2RW2uC0-UTtuot0+UT-UZ+UZT1T2当当uO= +UZ时，时，uO通过通过RW1 、二极管、二极管D1、R3；对电容；对电容C充电，若忽略二极管导通时的等充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数效电阻，则时间常数当当uO= -UZ时，时，uO通过通过RW2 、二极管、二极管D2、R3；对电容；对电容C放电，若忽略二极管导通时放电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数的等效电阻，则时间常数CRR311CRR322211121lnRRT212221lnRRT2132121ln2RRCRRTTTw例8.3.1

34、 在图中所示电路中，已知R1= R2=25k， R3=5k ， RW= 100k ，C=0.1F，UZ=8V。试求：（1）输出电压的幅值和振荡频率约为多少？（2）占空比的调节范围约为多少？ AuO uN(uC)DZUZR1R2R4R3CRW1D1D2RW2uC0-UTtuot0+UT-UZ+UZT1T2解：（1）输出电压uO =8V。振荡周期21321ln2RRCRRTw振荡频率f=1/T83Hz（2）矩形波的宽度2131121ln)(RRCRRTwssT33363min11055. 01025102521ln101 . 0105ssT33363max1105 .111025102521ln1

35、01 . 010)1005(msss1 .12101 .121025102521ln101 . 0101010033363占空比T1/T 0.0450.958.3.2 三角波发生电路三角波发生电路 A1uO1 uN(uC)DZ UZR1R2R4R3C A2RuORCuO10tuot0一、电路的组成一、电路的组成二、工作原理二、工作原理ZOUu1ZOOOPURRRuRRRuRRRuRRRu21121212112121令令uP1= uN1=0，求出阈值电压，求出阈值电压ZTURRU21uO+UZ-UZ0uI+UT-UT)()(100113tuttuCRuOOO积分电路的输入电压是滞回比较器的输积分

36、电路的输入电压是滞回比较器的输出电压出电压uO1，而，而uO1不是不是+UZ ，就是，就是-UZ ，所以，所以输出电压的表达式输出电压的表达式 A1uO1DZ UZR1R2R4 A2RuORC同相输入滞回比较器同相输入滞回比较器积分运算电路积分运算电路uP1滞回比较器的输出电压滞回比较器的输出电压集成运放集成运放A1同相输入端的电位同相输入端的电位)()(10013tuttUCRuOZO)()(11123tuttUCRuOZOuO10tuot0+UZ-UZ-UT+UTuO10tuot0+UZ-UZ-UT+UT三、振荡频率三、振荡频率积分电路正向积分时，积分电路正向积分时， uO1 = -UZ

37、，起始，起始值为值为-UT ，终了值为，终了值为+UT ，积分时间为二分之，积分时间为二分之一周期，一周期，)(213TZTUTUCRUZTURRU212314RCRRT CRRRf3124 A1uO1DZ UZR1R2R4 A2RuOCRWR3D1D28.3.3 锯齿波发生电路锯齿波发生电路uO1tuot0+UZ-UZ-UT+UTt1t2T2t0T1设二极管导通时的等效设二极管导通时的等效电阻可忽略不计，电位器的电阻可忽略不计，电位器的滑动端移到最上端。当滑动端移到最上端。当uO1=+UZ时，时， D1导通，导通， D2截止，输出电压的表达式截止，输出电压的表达式当当uO1=-UZ时，时，

38、D2导通，导通， D1截止，输出电压的表达式截止，输出电压的表达式)()(10013tuttUCRuOZO)()()(11123tuttUCRRuOZWOCRRRttT3210112CRRRRttTW)(2321122231)2(2RCRRRTWWRRRTT3312uItuot0+UIM-UIM0Au=1Au=-18.3.4 波形变换电路波形变换电路一、三角波变锯齿波电路一、三角波变锯齿波电路 AR5 = RuoRf = RR3 = R/2uIuCR2 = R/2R1 = RR4 = R/2 NPM当开关断开，当开关断开， uI同时作用于集成运放同时作用于集成运放的反相输入端和同相输入端，根据

39、虚短和的反相输入端和同相输入端，根据虚短和虚断的概念虚断的概念IOuu fONNNIRuuRuRuu2125435IIPNuuRRRRuu当开关闭合时，集成运放的反当开关闭合时，集成运放的反相输入端和同相输入端为虚地，相输入端和同相输入端为虚地， uN = uP =0，电阻，电阻R2中电流为零，等效中电流为零，等效电路是反相比例运算电路，因此电路是反相比例运算电路，因此IOuuuCM20pF100k 二、三角波变正弦波电路二、三角波变正弦波电路1. 滤波法滤波法低通滤波电路低通滤波电路uouIuItuot00将三角波按傅立叶级数展开将三角波按傅立叶级数展开tttUtumI5sin2513sin91sin8)(2低通滤波器的通带截止频率应大于基低通滤波器的通带截止频率应大于基波频率小于三次谐波频率。波频率小于三次谐波频率。u/UImax t00.11.00.90.80.70.60.50.40.30.2002505007009002. 折线法折线法应采用比例系数可以自动调节的运算电