模电课件大全 华科 第二十讲 非正弦信号产生电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9.8,非正弦信号产生电路,9.8.1,比较器,9.8.2,方波产生电路,单门限电压比较器,迟滞电压比较器,9.8.3,矩形波产生电路,9.8.4,方波和三角波发生器,9.8.5,脉冲和锯齿波发生器,9.8.1,比较器,1.,理想运放的同相和反相输入端电流近似为零,2.,当,V,+,V,-,时，,V,o,为正向输出饱和电压,V,OH,当,V,+,0,时，,v,Omax,=,V,OH,=+,V,CC,v,I,U,R,时，,输出应为负饱和值，稳压管的导通,输出电压的幅度被限定在,U,o,=-U,D,U,o,R,o,D,z,当,U,i,U,R,时，输出为正饱和值，由于稳压管的稳压作用，,U,o,=,U,z,U,D,U,R,U,o,U,i,U,z,输出电压被限定在,（,U,Z,+U,D,),9.8.1,比较器,（,2,）门限电压不为零的比较器,二、单门限电压比较器,9.8.1,比较器,二、单门限电压比较器,应用,过零比较器,微分电路,单向导电性,9.8.1,比较器,由于在,u,i,=,V,th,=,V,REF,附近出现干扰，,u,O,将时而为,V,OH,，,时而为,V,OL,，,导致比较器输出不稳定。如果用这个输出电压,u,O,去控制电机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允许的。,二、单门限电压比较器,存在的问题,-,+,R,1,V,i,R,2,V,R,V,o,R,f,引入正反馈加速输出电压变化,V,o,V,i,V,OH,V,OL,V,T-,V,T+,当,V,i,V,p,时，输出将由高电平,V,OH,跳变到低电平,V,OL,；,三、迟滞电压比较器,电路,1,当,Vi,V,p,时，输出将由高电平,V,OL,跳变到低电平,V,OH,；,V,p,即为门限电压,V,th,，也称阈值电压,-,+,R,1,V,i,R,2,V,R,V,o,R,f,引入正反馈加速输出电压变化,V,o,V,i,V,OH,V,OL,V,T-,V,T+,1.,当输出,V,o,为高电平,V,OH,时，同相端受到,V,OH,和,V,R,同时作用,当,V,i,V,T,+,时，输出将由高电平,V,OH,跳变到低电平,V,OL,。,V,T+,称为上门限电压，也称正向阈值电压,三、迟滞电压比较器,电路,1,-,+,R,1,V,i,R,2,V,R,V,o,R,f,V,o,V,i,V,OH,V,OL,V,2,V,1,三、迟滞电压比较器,2.,当输出,V,o,为低电平,V,OL,时，同相端受到,V,OL,和,V,R,同时作用,当,V,i,V,T,-,时，输出将由低电平,V,OL,跳变到高电平,V,OH,。,V,T-,称为下门限电压，也称负向阈值电压,迟滞比较器,上门限电压：,下门限电压：,门限宽度：,(,回差电压,),-,+,R,1,V,i,R,2,V,R,V,o,R,f,V,o,V,i,V,OH,V,OL,V,T-,V,T+,1.,改变基准电压,V,R,可改变上、下门限电压,V,T-,、,V,T+,，,但不影响门限宽度,V,。,2.,改变正反馈系数,R,2,/(R,2,+R,f,),将影响,V,和,V,T-,、,V,T+,。,3.,运放的正负饱和电压,V,OH,、,V,OL,，可通过加限幅电路限制其值,电路,1,电路,2,电路,3,电路,3,迟滞比较器,稳压管和电阻,R4,构成稳幅电路，使输出电压为,10V,。,R1,、,R2,构成正反馈电路,使,阈值电压,9.8.2,方波产生电路,为积分电路,输出电压经积分后产生一个变化的电压替代迟滞比较器的输入信号。,方波发生器又称多谐振荡器。,v,C,9.8.2,方波产生电路,假定电路的初始状态,V,C,-,+,V,C,0,反向充电,正向充电,反向充电,反向充电,V,C,V,C,V,C,+,-,1,、工作原理,9.8.2,方波产生电路,V,C,+,-,反向充电,电容充放电时,三,要素法,2,、振荡周期,9.8.3,矩形波产生电路,正向充电,反向充电,频率范围：,10Hz10KHz,占空比不为,50%,的实用电路,忽略二极管的正向电阻,R,o,D,z,+,-,R,1,V,i1,R,4,V,o1,R,f,A,1,-,+,R,2,V,o2,C,R,3,A,2,W,A,1,迟滞比较器,V,R,=0,V,01,=,(V,Z,+V,D,)，,A,2,积分器,上下限电压由,V,i1,和,V,o1,共同决定,输入一周期变化的信号输出,V,01,将是一方波,输入方波信号，输出是一个三角波信号,9.8.4,方波和三角波发生器,V,0,t,V,om1,V,om2,V,on2,V,on1,T,1,T,2,T,方波和三角波发生器,V,01,V,02,V,om1,=V,Z,+V,D,V,on1,=-(V,Z,+V,D,),R,o,D,z,+,-,R,1,V,i1,R,4,V,o1,R,f,A,1,-,+,R,2,V,o2,C,R,3,A,2,W,A,1,同相端的电位,V,i1,V,稍大于零，比较器的输出将由低电平,V,on1,跳变到高电平,V,om1,。,上门限电压,=V,om2,=0,V,i1,V,稍小于零，比较器的输出将由高电平,V,om1,跳变到低电平,V,on1,。,下门限电压,=V,on2,=0,当,V,o1,=V,on1,时，,当,V,o1,=V,om1,时，,方波和三角波发生器,门限宽度,周期,T,与频率,f,R,o,D,z,+,-,R,1,V,i1,R,4,V,o1,R,f,A,1,-,+,R,2,V,o2,C,R,3,A,2,W,R,22,R,21,D,1,D,2,设计思想：,将积分器的充放电回路分开，从而改变,T,1,和,T,2,。,1.,当,V,o1,为正电压,V,om1,时，正电压,W D,1,给,C,充电,积分时间常数,1,R,21,C.,2.,当,V,o1,为负电压,V,on1,时，负电压,W D,2,给,C,放电,积分时间常数,2,R,22,C.,9.8.5,脉冲和锯齿波发生器,小 结,1,、,在第,7,章曾经讨论过，从振荡条件考虑，当反馈深度过深或环路增益过大时，负反馈放大电路趋向不稳定，即产生自激振荡。本章则是在电路中,有意地构成正反馈,以满足相位平衡和振幅平衡条件，形成自激以产生正弦信号，二者的工作过程，本质上是相同的。,2,、按结构来分，,正弦波振荡电路,主要有,RC,型,和,LC,型,两大类，它们的基本组成包括：可进行正常工作的放大电路,A,，,能满足相位平衡条件的反馈网络,F,，,其中,A,或,F,兼有选频特性。一般从相位和幅度平衡条件来计算振荡频率和放大电路所需的增益。而,石英晶体振荡器是,LC,振荡电路的一种特殊形式,。由于晶体的等效谐振回路的,Q,值很高，因而振荡频率有很高的稳定性。,小 结,3,、,本章介绍了,单门限电压比较器,和,迟滞比较器,它们均有同相输入和反相输入两种接法。单门限电压比较器中的运放通常工作在,开环状态,只有一个门限电压；而迟滞比较器中的运放通常工作在,正反馈状态,，其正向过程,(,v,I,上升时,),和负向过程,(,v,I,下降时,),的门限电压不同，因而有上、下两个门限电压值。,估算门限电压应抓住输入电压,v,I,使输出电压,v,O,发生跳变的临界条件：运放的两输入端近似相等，即,v,+,=,v,-,。,4,、非正弦波信号产生电路中没有选频网络，同时器件在大信号状态下工作，它属于一种弛张振荡电路。本章讨论了,方波,、,矩形波,、,锯齿波,和,三角波,产生电路。它们通常由比较器、反馈网络和积分电路等组成。,判断电路能否振荡的方法是，设比较器的输出为高电平,(,或低电平,),，经反馈、积分等环节，能使比较器输出从一种状态跳变到另一种状态，则电路能振荡。,锯齿波与三角波产生电路的差别是，前者积分电路的正向和反向充放电时间常数不相等，而后者是一致的。,重点难点,重点,：,(1),产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。,(2)RC,正弦振荡电路的组成及起振、稳幅条件。,(3)RC,正弦振荡电路振荡频率的计算。,(4),单门限电压比较器，迟滞比较器工作原理及应用,难点,：,产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。,作业,P479-9.8.2,、,9.8.4,P47 9-9.8.5,、,9.8.6,P481-9.8.9,