模拟电子技术基础(高等教育出版社 第四版) 83 非正弦波发生电路

1、8.3 8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路8.3.1 矩形波发生电路8.3.2 三角波发生电路8.3.3 锯齿波发生电路8.3.4 波形变换电路常见的非正弦波常见的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波锯齿波锯齿波尖顶波尖顶波阶梯波阶梯波矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。8.3.1 矩形波发生电路 输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。1. 基本组成部分基本组成部分 （1）开关电路：输出只有高电平和低电平两种）开

2、关电路：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。 （2）反馈网络：实现自控，在输出为某一状态）反馈网络：实现自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。时孕育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。 （3）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。间，决定振荡频率。利用利用RC电路实现。电路实现。2. 电路组成电路组成ZTZTURRRUURRRUURRRU21122111Z211T，或正向充电：正向充电： uO（+UZ）RC地地反向充电：反向充电： 地地C R uO（

3、UZ）RC 回路回路ZU滞回比较器滞回比较器ZU输出电压：输出电压： uO=UZ阈值电压：阈值电压：跃变方向：负向跃变（从反相端输入）跃变方向：负向跃变（从反相端输入）3. 工作原理：分析工作原理：分析 设某一时刻设某一时刻uO=+UZ，则，则uP=UT2，uO通过通过R3对对C正向充电（如实线所正向充电（如实线所示），示）， uN随时间随时间t增长而逐渐升高，增长而逐渐升高，当当t趋于无穷大时，趋于无穷大时，uN趋于趋于+UZ，但，但是一旦是一旦 uNUT2，再稍增大，再稍增大，uO就就从从+UZ跃变为跃变为-UZ，同时，同时uP从从UT2跃跃变为变为UT1 。 随后，随后， uO又通过又通

4、过R3对对C反向充电或放电（如虚线所示），反向充电或放电（如虚线所示），uN随时间随时间t增长而逐渐降低，当增长而逐渐降低，当t趋于无穷大时，趋于无穷大时，uN趋于趋于-UZ，但是一旦但是一旦 uNUT1，再稍减小，再稍减小，uO就从就从-UZ跃变为跃变为+UZ，同时，同时uP从从UT1跃变为跃变为UT2 。 周而复始，电路产生自激振荡。周而复始，电路产生自激振荡。)21ln(2213RRCRT%50kTT脉冲宽度脉冲宽度4. 波形分析波形分析可求出振荡周期：可求出振荡周期：振荡频率：振荡频率：Tf1占空比：占空比：8.3.2 三角波发生电路 1. 电路组成电路组成 由矩形波发生器和积分运算电

5、路组成。由矩形波发生器和积分运算电路组成。2.输出波形输出波形 将将矩形波发生器产生的方波电压作为积分运算电路的矩形波发生器产生的方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就得到三角波电压。输入，在积分运算电路的输出就得到三角波电压。矩形波矩形波发生器发生器)()(1)(11112121tuttuRCutudtuRCudtuRCuoIottoIoIo3. 实用电路实用电路滞回比较器滞回比较器积分运算电路积分运算电路求滞回比较器的电压传输特性：三要素求滞回比较器的电压传输特性：三要素 UOH 、 UOL ； UT； uI过过UT时曲线的跃变方向。时曲线的跃变方向。)()(11O12O1

6、3OtuttuCRu代入，求出，将令ZO1N1P1O212O1211P10UuuuuRRRuRRRuZ21TURRU)()(1)()(11O123OO11O12O13OtuttUCRuUututtuCRuZZ：设 积分电路反向积分，积分电路反向积分，t uO，一旦，一旦uO过过 UT ，uO1从从 UZ跃变为跃变为 UZ 。 积分电路正向积分，积分电路正向积分，t uO， 一旦一旦uO过过 UT ， uO1从从 UZ跃变为跃变为 UZ ，返回初态。重复上述过程，产生周期性的变，返回初态。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。化，即振荡。 三角波发生电路的振荡原理三角波发生电路的振荡原理4.

7、波形分析波形分析2314RCRRT 表明：调节表明：调节R1、R2、R3、C，可以改变振荡，可以改变振荡频率；调节频率；调节R1、R2可以可以改变三角波的幅值。改变三角波的幅值。可求出振荡周期：可求出振荡周期：振荡频率：振荡频率：Tf1Z21TURRU8.3.3 锯齿波发生电路锯齿波发生电路1. 电路电路T2. 波形波形 如果三角波发生电路的积分电如果三角波发生电路的积分电路正向积分的时间常数远大于反向路正向积分的时间常数远大于反向积分的时间常数，或反之，则输出积分的时间常数，或反之，则输出电压上升和下降的斜率相差很多，电压上升和下降的斜率相差很多，就可以获得锯齿波。就可以获得锯齿波。 利用二

8、极管的单向导利用二极管的单向导电性使积分电路两个方电性使积分电路两个方向的积分通路不同，就向的积分通路不同，就可得到锯齿波发生电路。可得到锯齿波发生电路。8.3.4 波形变换电路波形变换电路1. 利用基本电路实现波形变换利用基本电路实现波形变换 积分电路：方波变三角波；微分电路：三角波变方波积分电路：方波变三角波；微分电路：三角波变方波 电压比较器：正弦波变矩形波电压比较器：正弦波变矩形波 uC为低电平开关断开为低电平开关断开uC为高电平开关闭合为高电平开关闭合利用利用电子电子开关开关改变改变比例比例系数系数2. 三角波变锯齿波：二倍频三角波变锯齿波：二倍频3. 三角波变正弦波三角波变正弦波（2）折线法）折线法 根据正弦波与根据正弦波与三角波的差别，三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同比将三角波分成若干段，按不同比例衰减，即可得到近似于例衰减，即可得到近似于正弦波正弦波的折线化波形。的折线化波形。 若输入信号的频率变化较大，若输入信号的频率变化较大，则可用