模块23正弦波、方波、三角波变换电路的设计与制作

1、信号发生器信号发生器 又称为振荡器，是一种能自动（不需要输入信号）又称为振荡器，是一种能自动（不需要输入信号）产生各种周期性信号的电路装置。产生各种周期性信号的电路装置。信号发生器信号发生器正弦波振荡电路正弦波振荡电路非正弦波振荡电路非正弦波振荡电路RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路方波振荡电路方波振荡电路三角波振荡电路三角波振荡电路锯齿波振荡电路锯齿波振荡电路1.方波发生器方波发生器 读一读读一读非正弦信号发生器非正弦信号发生器 它是在迟滞比较器的基础它是在迟滞比较器的基础上增加了一个上增加了一个Rf，C组成的积组成的积分电路所构

2、成，其中的分电路所构成，其中的Rf，C支路由输出引入到反相输入端，支路由输出引入到反相输入端，实际上起到了负反馈并具有延实际上起到了负反馈并具有延迟作用。通过迟作用。通过Rf 、C充放电实充放电实现输出状态的自动转换。现输出状态的自动转换。 电阻电阻R3防止集成运放输出端短防止集成运放输出端短路，电阻路，电阻Rf和电容和电容C构成电容构成电容C的的充放电回路，电阻充放电回路，电阻R1、R2构成集构成集成运放同相端参考电压电路。假成运放同相端参考电压电路。假设电容在接通电源前不带电，接设电容在接通电源前不带电，接通电源时电路的输出为通电源时电路的输出为UZ，则，则 Z212PURRRu)1 ()

3、(fNRCtZceUtuu1.方波发生器方波发生器 读一读读一读非正弦信号发生器非正弦信号发生器 当当uN达到达到uP时（时（t1），），uo跳变为跳变为-UZ，并且，并且Z212PURRRu1.方波发生器方波发生器 读一读读一读非正弦信号发生器非正弦信号发生器 )21ln(212RRCRTf1.方波发生器方波发生器 读一读读一读非正弦信号发生器非正弦信号发生器 矩形波发生器矩形波发生器当电容当电容C充、放电时间不充、放电时间不一样，输出便产生矩形波一样，输出便产生矩形波1.方波发生器方波发生器 读一读读一读非正弦信号发生器非正弦信号发生器 方波发生器方波发生器反向积分器反向积分器2.三角波发

4、生器三角波发生器 读一读读一读非正弦信号发生器非正弦信号发生器 小结小结1.方波发生器的结构及工作原理2.方波发生器的测试3.三角波发生器的结构及工作原理4.三角波发生器的测试1.振荡电路的振荡条件振荡电路的振荡条件+XifXXo.基本放大电路 反馈网络 .AFX.a=0XfXaXo.AF12xaxf读一读读一读正弦信号发生器正弦信号发生器 afXX), 2 , 1 , 0( ,2 nnfa1 AFFA1faFAFAfaFFAA,1FA100XXXXXXfaaf由于由于有有或或设设则则即即XfXaXo.AF12xaxf振幅平衡条件振幅平衡条件: 1AFFAn2fa(n0,1,2,) 相位平衡条

5、件相位平衡条件: 正弦波振荡电路一般由正弦波振荡电路一般由放大电路放大电路、正反馈网络正反馈网络、选频网络选频网络和和稳幅电路稳幅电路四部分组成。四部分组成。 放大电路放大电路：保证电路能够有从起振到平衡的过程，使电路：保证电路能够有从起振到平衡的过程，使电路获得一定幅度的输出，实现能量的控制获得一定幅度的输出，实现能量的控制正反馈网络正反馈网络：使放大电路的输入信号等于反馈信号：使放大电路的输入信号等于反馈信号选频网络选频网络：使电路产生单一频率的振荡：使电路产生单一频率的振荡稳幅电路稳幅电路：使输出信号幅值稳定：使输出信号幅值稳定正弦波振荡电路正弦波振荡电路RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路

6、LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路1Hz1MHz1MHz频率稳定频率稳定RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路集成运放和电阻集成运放和电阻R1、Rf所组成的电压串联负反馈放大电路所组成的电压串联负反馈放大电路 选频网络由选频网络由Z1、Z2组成，同时兼作正反馈网络。组成，同时兼作正反馈网络。 Z1、Z2和和R1、Rf正好形成一个四正好形成一个四臂电桥臂电桥 CjCRjCjR11Z1CRjRCjRCjRZ1112CRjCRCRjCRjCRjCRjZZZUUFfu3)1 ()(31222221203)(arctan00f2002)(31uF)(3100jFuRC10令令则则

7、2.RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性0f31maxuFRCff210RC102.RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性当当或或幅频响应的幅值为最大：幅频响应的幅值为最大：相频响应的相位角为零：相频响应的相位角为零：3)(arctan00f2002)(31uF2.RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性0.40.30.20.1100.101oFu1/300/ 90603001oo-30-60-90f100.10 / a）幅频响应b）相频响应RC串并联选频网络的频率响应3.振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定由图可知，经由图可知，经RC选频选频网络传输到运

8、放同相网络传输到运放同相端的电压与输出电压端的电压与输出电压同相，即有同相，即有 f=0和和 a+ f=2n 。这样，放。这样，放大电路和由大电路和由Z1、Z2组组成的反馈网络刚好形成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，满足相位平衡条件，因而有可能振荡。因而有可能振荡。4振荡频率与振荡波形振荡频率与振荡波形 适当调整负反馈的强弱，使适当调整负反馈的强弱，使Au的值略大于的值略大于3 3时，其输出波形时，其输出波形为正弦波。为正弦波。 若若Au的值远大于的值远大于3，则因振幅的增加，致使放大器件工作，则因振幅的增加，致使放大器件工作在非线性区域，波形将产生非线性

9、失真。在非线性区域，波形将产生非线性失真。RC10只有当只有当，才满足相位平衡条件，才满足相位平衡条件LC正弦波振荡电路 LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，一般在振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，一般在1MHz以以上。上。LC和和RC振荡电路产生正弦振荡的原理基本相同，它们在电振荡电路产生正弦振荡的原理基本相同，它们在电路组成方面的主要区别是，路组成方面的主要区别是，RC振荡电路的选频网络由电阻和电容振荡电路的选频网络由电阻和电容组成，而组成，而LC振荡电路的选频网络则由电感和电容组成。振荡电路的选频网络则由电感和电容组成。 1LC选频放大电路（1） 并联谐振回路sI+L_RCUZo.I.Ic.LC并联谐振回路（2） 选频放大电路b1Rb2