电子技术教程-三角波、方波发生器设计与制作

3.3三角波、方波发生器设计与制作实训3-3：非正弦波发生器电路3.3.1集成运放的非线性应用电路实训3-4：滞回比较器电路的仿真测试3.3.2非正弦波信号发生器三角波、方波发生器设计与制作1）方波发生器按图3.34在实验板上接好线路。（1）观察uc和uo的波形及频率。fc=

（Hz）fo=

（Hz）uc和uo的波形实训3-3：非正弦波发生器电路1）方波发生器（2）调节Rp，测量Rp=0K，Rp=100K时的频率及波形。在下表3-8中填写。实训3-3：非正弦波发生器电路实训3-3：非正弦波发生器电路1）方波发生器（3）为了获得更低的频率，调节RP、R2、C、R1、R3。改变电容C1，由

0.1μ～10μ，则f

=

～

。改变电阻R1，由

10k～20k，

则f

=

～

。改变电阻R3，由

10k～5k，

则f

=

～

。实训3-3：非正弦波发生器电路好2）三角波发生器按图3.35在实验板上接线路。观察uo1和uo2的波形及频率。改变输出波形的频率，方法如方波。选择合适的参数进行实验并观测。uo1和uo2的波形3）锯齿波发生器按图3.36在实验板上接好线路。（1）观察uo2和uo1的波形和频率并填表3-9。实训3-3：非正弦波发生器电路3）锯齿波发生器（2）改变锯齿波频率并测量变化范围。通过改变R1、R2、C和RP1值来改变锯齿波频率。实训3-3：非正弦波发生器电路（3）可以得到的结论：电压比较器是一种常见的模拟信号处理电路，它将一个模拟输入电压与一个参考电压进行比较，并将比较的结果以“高电平”或“低电平”形式输出。该电路的输入信号是连续变化的模拟量，而输出则为高、低电平的数字量，因此比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”，用于电平检测及波形变换等领域中。由于比较器的输出只有高、低电平两种状态，故集成运放必须工作在非线性区。从电路结构来看，集成运放应处于开环状态或加入正反馈。3.3.1集成运放的非线性应用电路集成运放工作在开环或正反馈状态，电压放大倍数Au极高，所以只要输入一个很小的信号电压，即可使运放进入非线性区。电压比较器一般有两种接法：将输入电压接在反相输入端，同相输入端接参考电压，称为反相比较器，反之则为同相比较器。根据比较器的传输特性不同，可分为单限比较器、滞回比较器等。3.3.1集成运放的非线性应用电路1．单限比较器3.3.1集成运放的非线性应用电路单门限电压比较器只有一个门限电平，当输入电压达到此门限值时，输出状态立即发生跳变。比较器输出电压由一种状态跳变为另一种状态时，所对应的临界输入电压通常称为阈值电压或门限电压，用UTH表示。可见，单限比较器的阈值电压UTH=UR。1．单限比较器若UR=0，即运放的参考电压输入端接地，则比较器的阈值电压UTH=0。这种单限比较器也称为过零比较器，利用过零比较器可以将正弦波变为方波。3.3.1集成运放的非线性应用电路2．滞回比较器单限比较器电路简单，灵敏度高，但其抗干扰能力差。如果输入电压受到干扰或噪声的影响，在门限电平上下波动，则输出电压将在高、低两个电平之间反复跳变，使后续电路出现误操作。为解决这一问题，常常采用滞回电压比较器。图3.39（a）为反相滞回电压比较器。它是从输出端引入一个正反馈电阻到同相输入端，使同相输入端的电位随输出电压变化而变化，使其形成上、下两个门限电压，达到获得正确、稳定的输出电压的目的。3.3.1集成运放的非线性应用电路2．滞回比较器传输过程中，当输入电压ui从小逐渐增大，或者ui从大逐渐减小时，两种情况下的门限电平是不相同的，由此电压传输特性呈现“滞回”曲线的形状，如图3.34（b）所示。ui从小于UTH2逐渐增大到超过UTH1门限电平时，电路翻转；ui从大于UTH1逐渐减小到小于UTH2门限电平时，电路再翻转；而ui在UTH1与UTH2之间时，电路输出保持原状。3.3.1集成运放的非线性应用电路3.3.1集成运放的非线性应用电路2．滞回比较器比较器的两个门限电压：两个门限电平的差值称为门限宽度或回差：回差大小取决于稳压管的稳定电压UZ以及电阻R2和Rf的值。改变参考电压UREF会同时改变两个门限电平的大小，而它们之间的差值，即门限宽度保持不变。2．滞回比较器滞回比较器由于输出的高、低电平相互转换的门限不同，输入信号即使受干扰或噪声的影响而上下波动时，只要适当调整滞回电压比较器两个门限电平UTH1和UTH2的值，使干扰量不超过门限宽度范围，输出电压就可保持高电平或低电平稳定。3.3.1集成运放的非线性应用电路实训3-4：滞回比较器电路的仿真测试实训流程：按图画好仿真电路。通过虚拟示波器，观察输入输出波形，测出回差电压。改变R2数值，观察输出波形回差电压的变化。1．方波发生器3.3.2非正弦波信号发生器由滞回比较器与RC充放电回路组成，双向稳压管将输出电压幅值钳位在其稳压值±Uz之间，利用电容两端的电压作比较，来决定电容是充电还是放电。方波产生电路1．方波发生器RC的乘积越大，充放电时间越长，方波的频率就越低。方波的周期为3.3.2非正弦波信号发生器方波产生电路uO和uC的波形由于方波包含极丰富的谐波，因此方波产生电路又称为多谐振荡器。2．锯齿波发生器三角波发生器由滞回比较器和反向积分器组成。3.3.2非正弦波信号发生器积分电路可将方波变换为线性度很高的三角波，但积分器产生的三角波幅值常随方波输入信号的频率而发生变化，为了克服这一缺点，可以将积分电路的输出信号输入到滞回比较器，再将滞回比较器输出的方波输入到积分电路