清华模电课件第25讲非正弦波发生电路(新).ppt

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1、常见的非正弦波,8.5 矩形波发生电路,8.6 三角波发生电路,8.7 锯齿波发生电路,常见的非正弦波,矩形波,三角波,锯齿波,尖顶波,阶梯波,矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。,8.5 矩形波发生电路一、什么是矩形波,如图8-19所示波形，图中，T1为高电平的持续时间；T2为低电平的持续时间；T为周期，即 T=T1+T2 将高电平的时间与周期的比值定义为占空比，记为q占空比为0.1至0.9的波形定义为矩形波。其中占空比为0.5的矩形波又称方波，是矩形波的特例。,二、占空比可调的矩形波发生电路,基本上是由滞回比较器与RC积分电路构成。为了实现占空比可调，只需使T1T2，为此加了两个

2、二极管与一个电位器，将RC充放电通路分开，并实现占空比可调。限幅器由两个稳压管构成，起箝位作用，其限幅值为UZ，提供矩形波的幅值。根据求阈值的方法可求得滞回比较器的阈值为R1UZ/(R1+R2)，传输特性如图(b)所示,工作原理,设V1、V2的内阻分别为rd1、rd2，并且rd1=rd2。当Uo=UZ时，V1导通，V2截止，使电容C充电，充电时间常数充=(R+rd1+RW)C；UC由小到大不断上升，极性上正下负，当UC升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)时，比较器发生负跳变，Uo由+UZ变为UZ；当Uo=UZ时，V1截止，V2导通，又使电容C放电，其放电时间常数放=(R+RW+rd2)C，U

3、C不断下降至UTH2=R1U2/(R1+R2)时，比较器发生正跳变，Uo由UZ变为+UZ。上述过程重复进行，于是振荡发生了。,调节RW，只要RWRW，就能产生矩形波。当RWRW时，则充放，T1T2，Uo的波形也是矩形波，波形与图8-20(c)中相反；当RW=RW时，则充=放，T1=T2,占空比T1/T=0.5,Uo波形为方波。,三、振荡周期与频率,根据充放电理论，由图(b)看出，设UC=R1UZ/(R1+R2)(即UTH2)，在UOH=+UZ的作用下，电容C充电的关系式为UC由UTH2=R1UZ/(R1+R2)上升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)的时间为T1，由此得解得同理得,三、振荡周期

4、与频率,矩形波的振荡周期是振荡频率 占空比为可见，调节RW电位器可使占空比变化。,四、方波发生电路,是由带限幅器滞回比较器和RC充放电回路两部分构成。与矩形波电路所不同的是充放电回路相同，充=放=RC，故使T1=T2、q=0.5，从而使Uo产生方波，同时在电容C上产生线性不好的三角波，如图(b)所示。方波的幅值由UZ决定，而三角波的幅值由滞回比较器的阈值R1UZ/(R1+R2)决定。方波的重复周期为 振荡频率,8.6 三角波发生电路,如果把一个方波信号接到积分电路的输入端，那么，在积分电路的输出端可得到三角波信号；而比较器输入三角波信号，其输出端可获得方波信号。根据这一原则，采用抗干扰能力强的

5、同相滞回比较器和反相积分器互相级联，构成三角波信号发生电路。,滞回比较器起开关作用，使Uo形成对称方波，作为积分器的输入信号，Uo作为A1的同相输入信号。反相积分器起延迟作用，或线性上升或线性下降，使Uo形成线性度高的三角波；由Uo至R1连线的作用是使Uo三角形的幅值不受Uo1方波频率的影响。设t=0时Uo1=+UZ，电容器初始值UC(0)=0,Uo=0；当t=0t1时，Uo1=+UZ，电容C被充电，由反相积分，Uo线性下降；当t=t1时，比较器状态翻转，Uo达到负的最大值；当t=t1t2时，Uo1=UZ，电容C放电，放=RC，经反相积分，Uo线性上升到t2时，比较器状态又翻转，Uo达到正幅值

6、。以上过程反复进行，于是电路振荡起来。由于充=放=RC，所以Uo形成三角波。,解出,所以,可见，只要R1、R2、UZ稳定不变，则Uom就是一个稳定不变的值，而与Uo1方波的频率无关。,方波的幅值由限幅值UZ决定，而由波形图知当Uo1发生翻转的时刻对应的输出电压就是最大值Uom，所以三角波的幅值就是比较器的阈值。由叠加原理求出,三角波的周期可由波形图求出，t2t1=T/2,对应2Uom，再由反相积分,即,解出,振荡频率,可见，先固定R1、R2，使满足Uom不变，再粗调电容C，细调电阻R，使满足振荡频率f0，使调幅与调频互不影响。,8.7 锯齿波发生电路一、电路组成,包括同相输入滞回比较器(A1)

7、和充放电时间常数不等的积分器(A2)两部分，共同组成锯齿波电压产生电路.,二、门限电压的估算,单独画出由A1组成的同相输入滞回比较器。图(b)中的Ui就是原中的Uo，即Ui=Uo。由图(b)有,考虑到电路翻转时，有U+1=U1=0，代入上式，解出,二、门限电压的估算,由于Uo1=UZ,可分别求出上、下门限电压和门限宽度为,三、工作原理,（1）设t=0时接通电源，有Uo1=UZ,则UZ经R6向C充电，使输出电压按线性规律增长。当Uo上升到门限电压UT+使U+1=U1时，比较器输出Uo1由UZ上跳到+UZ，同时门限电压下跳到UT值。（2）Uo1=+UZ经R6和V1、R5两支路向C反向充电，由于时间

8、常数减小，Uo迅速下降到负值。当Uo下降到下门限电压UT使U+1=U1时，比较器输出Uo1又由+UZ下跳到UZ。（3）如此周而复始，产生振荡。由于电容C的正向与反向充电时间常数不相等，输出波形Uo为锯齿波电压，Uo1为矩形波电压,可以证明，若忽略二极管的正向电阻，其振荡周期为,当R5、V1支路开路，电容C的正、反向充电时间常数相等时，此时，锯齿波就变成三角波。,波形变换电路,1.利用基本电路实现波形变换 正弦波变方波、变矩形波，方波变三角波，三角波变方波，固定频率的三角波变正弦波,利用电子开关改变比例系数,2.三角波变锯齿波：二倍频,3.三角波变正弦波,若输入信号的频率变化不大，则可用滤波法实现。,若输入信号的频率变化较大，则可用折线法实现。,三角波用傅立叶级数展开，除基波外，还含有3次、5次谐波。,