模拟电子技术7.2 非正弦信号产生电路

2024-03-08敬业创新勤奋求实模拟电子技术7.2非正弦信号产生电路

非正弦波产生电路指产生方波、三角波、锯齿波等非正弦波的电路，通常由电压比较器、积分电路和反馈电路等组成。7.2.1电压比较器7.2.2方波发生电路7.2.3三角波产生电路7.2.4锯齿波产生电路7.2.5压控振荡器7.2.6函数信号发生器7.2.1电压比较器1.单限电压比较器（1）过零比较器集成运放的理想电压传输特性电压比较器由运放构成，工作于非线性区7.2.1电压比较器1.单限电压比较器（2）一般单限比较器

通常把比较器输出电平发生跳变时的输入电压称为门限电压UT。信号从同相端输入称为同相单限电压比较器，从反相端输入的称为反相单限电压比较器。7.2.1电压比较器1.单限电压比较器（3）单限电压比较器的应用①

波形变换②自动控制

电压比较器可实现自动开关灯、火灾报警或自动灭火、机器人避障、自动感应门、自动喷灌控制等。7.2.1电压比较器1.单限电压比较器②自动控制

电压比较器可实现自动开关灯、火灾报警或自动灭火、机器人避障、自动感应门、自动喷灌控制等。R1可换成各种传感器迟滞电压比较器（施密特触发器）7.2.1电压比较器2.迟滞电压比较器

单限电压比较器抗干扰能力差，输入电压在阈值附近出现任何微小干扰变化，都会导致输出电压的跃变，7.2.1电压比较器2.迟滞电压比较器ui增大，越过UTH;ui减小，越过UTL信号在单向变化过程中只跃变一次门限宽度或回差电压∆U越大，抗干扰能力越强，但分辨率越差7.2.1电压比较器【例7.2.1】试求解图7.2.8所示电路的电压传输特性，画出电压传输特性波形。（a）

（b）解：图（a）运放输入端虚短和虚断，可得

i1+i2≈0，uN≈uP=07.2.1电压比较器（b）i1≈i2，uN≈uP=2V

7.2.1电压比较器（a）

（b）单限电压比较器（同低越门限变高；反高越门限变低）迟滞电压比较器（同低增大越上门限变高，减小越下门限变低；

反高增大越上门限变低，减小越下门限变高）A1输出高电平，VD1导通，A2输出低电平，VD2截止，VD3反向击穿，7.2.1电压比较器3．窗口电压比较器A1输出低电平，VD1截止，A2输出高电平，VD2导通，VD3反向击穿，A1和A2输出低电平，VD1、VD2截止7.2.1电压比较器3．窗口电压比较器

与迟滞电压比较器不同，当输入电压向单一方向变化时，迟滞电压比较器的输出电压只跃变一次，输入电压增大越过上门限电压，输入电压减小时越过下门限电压，而窗口电压比较器当输入电压向单一方向变化时其输出电压跃变两次。

汽车蓄电池电压监视电路一般汽车蓄电池正常工作电压范围为11.5V~14.5V，低于11.5V打不燃火；高于14.5V可能引发火灾，导致电池永久损伤。提醒驾驶员更换电池7.2.2方波产生电路由迟滞电压比较器和RC电路构成的方波发生电路通过R3和C充放电实现输出电压的自动转换。输出电压通过R1和R2反馈到同相输入端，引入正反馈，形成振荡。i1≈i2C充电，当uC>uTH时uo变为低电平C放电，uC<uTL时uo变为高电平7.2.2方波产生电路一阶电路三要素公式7.2.2方波产生电路占空比可调的矩形波信号发生器时间常数周期占空比7.2.3三角波产生电路由迟滞电压比较器（A1）和反相输入积分器（A2）构成改变电容C粗调频率，改变电阻R4细调频率。变R2/R1调信号幅度7.2.4锯齿波产生电路调R1和R2的值可变信号的幅值；调R1、R2、R4、Rw及C可改变周期，调整R4及改变电位器滑动端的位置，可改变锯齿波上升、下降的斜率与占空比。7.2.5压控振荡器

输出信号频率与输入电压成比例的波形发生器称为压控振荡器（Voltagecontroloscillator,简称VCO）通过测量输出波形的频率即可间接知道被测物理量的大小。1.LM566构成的压控振荡器要求：7.2.5压控振荡器2.555芯片构成的压控振荡器振荡周期为7.2.5压控振荡器【例7.2.1】利用此压控振荡器可以构成一个简易电子琴，其电路如图7.2.19所示。当琴键S1~Sn均未被按下时，晶体管接近饱和导通，UE约为0，电路不产生振荡，当按下不同键时，R3~Rn不同，扬声器便发出不同的声音。已知RB=20kΩ，R1=20kΩ，R3=10kΩ，RE=2kΩ，β=100，VCC=12V，试计算琴键S1按下时扬声器发出的声音的频率。7.2.5压控振荡器参考音调和频率对照表，可知道发出什么声音，可以通过调节R1~Rn调音。7.2.6函数信号发生器

可同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路，调节外部参数，可以获得占空比可调的矩形波和锯