基于LM324信號(hào)發(fā)生器報(bào)告

1、常熟理工學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：信號(hào)發(fā)生器班級(jí):姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2021-7-10電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)分表課程設(shè)計(jì)題目： _ 班級(jí)：學(xué)號(hào):姓名：工程評(píng)分比例得分課程設(shè)計(jì)出勤10%課程設(shè)計(jì)態(tài)度20%課程設(shè)計(jì)報(bào)告40%課程設(shè)計(jì)辯論30%課程設(shè)計(jì)總成績(jī)100指導(dǎo)老師：年 月 日目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書4二、主要元器件介紹52.1 LM324N 62.2電位器 72.3電容器72.4穩(wěn)壓管 8三、設(shè)計(jì)總體方案 93.1比擬器的特點(diǎn)與功能93.2積分運(yùn)算電路的特點(diǎn)及其相關(guān)功能 113.3比例運(yùn)算電路的特點(diǎn)及其相關(guān)功能123.4.

2、實(shí)驗(yàn)方案介紹143.5. 電路各組成局部的工作原理18四、電路調(diào)試總結(jié)及分析24五、總結(jié)收獲體會(huì)27課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)目的根據(jù)常用的電子技術(shù)知識(shí)，以及可獲得的技術(shù)書籍與電子文檔，初步形成電子設(shè)計(jì)過(guò)程中收集、閱讀及應(yīng)用技術(shù)資料的能力；熟悉電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般流程；掌握分析電路原理、 工程計(jì)算及對(duì)主要技術(shù)性能進(jìn)行測(cè)試的常見(jiàn)方法；最終，完成從設(shè)計(jì)圖紙到實(shí)物搭建的整個(gè)過(guò)程，并調(diào)試作品。二、任務(wù)與要求1、熟悉信號(hào)發(fā)生器的組成和根本原理，了解單片集成信號(hào)發(fā)生器的功能特點(diǎn)；2、掌握信號(hào)波形參數(shù)的調(diào)節(jié)和測(cè)試方法的應(yīng)用；3、電路能夠產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波；4、掌握信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)測(cè)試方法；5、工作電源為+5

3、+15V連續(xù)可調(diào)。參考方案：迫皿比擬器A電丘比轉(zhuǎn)寤BIC融發(fā)器XPL圖1、ICL8038原理框圖參考原理：ICL8030內(nèi)部由恒流源11、12、電壓比擬器 A和B、觸發(fā)器、緩沖器和三角波變正弦波變換電路組成。外接電容C經(jīng)過(guò)兩個(gè)恒流源進(jìn)行充放電，電壓比擬器A、B的參考電壓分別為電源電壓Ucc+Uce的2/3和1/3。恒流源的恒流源11、I2的大小可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，但必須12>|1。當(dāng)觸發(fā)器的輸出為低電平時(shí)，恒流源12斷開(kāi)，11給電容充電，其兩端電壓 UC隨時(shí)間上升，當(dāng) Uc上升到電源電壓的 2/3時(shí)，電壓比擬器 A的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā) 器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，恒流源|2接通，由于

4、 |2>|1設(shè) |2=2|1，恒流源 |2加到 C 上反充電，相當(dāng)于 C由一個(gè)凈電流Ii放電，C兩端電壓Uc轉(zhuǎn)為直線下降，當(dāng)下降到電源電壓 1/3 時(shí)，電壓比擬器 B 的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出由高電平變?yōu)樵瓉?lái)的低電平， 恒流源I2斷開(kāi)，Ii對(duì)C充電，如此重復(fù)，產(chǎn)生振蕩信號(hào)。假設(shè)通過(guò)調(diào)節(jié)外接電阻使得l2=2li，觸發(fā)器的輸出為方波，反向緩沖后由9腳輸出；C上的電壓Uc,上升與下降時(shí)間相等，為三角波，經(jīng)電壓跟隨器由3腳輸出；三角波經(jīng)變換電路后由 2 腳輸出正弦波。三、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求1.封面2目錄3正文 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；2總體方案框圖設(shè)計(jì) 3單元電路具體設(shè)計(jì)4計(jì)算器件參數(shù)值5選

5、擇相關(guān)元器件6畫出總體設(shè)計(jì)電路圖7實(shí)際電路調(diào)試,對(duì)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題給出定性的分析,最終能實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的效 果。4課程設(shè)計(jì)中的收獲和體會(huì)5參考文獻(xiàn)模擬電子技術(shù)根底 -第五版 -閆石,數(shù)字電子技術(shù) -第五版 康華光1、主要元器件介紹2.1 LM324N 四運(yùn)放LM324M又稱四運(yùn)算放大器。LM324內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻 率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源 工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括 傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng) 合。LM324的封裝形式為塑封14引線雙列直插式。特

6、點(diǎn)： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高約100dB單位增益頻帶寬約1MHz 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫? 32V;雙電源土 1.5 土 16V 低功耗電流，適合于電池供電低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大0至VCC-1.5V內(nèi)部電路圖:14 13 12 11109812345672.2電位器電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。 電位器 通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。 當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)，在輸出端即獲得與 位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件 使用。后者可視

7、作一可變電阻器。電位器實(shí)物圖:2.3電容器電容器，通常簡(jiǎn)稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容，用字母C表示。定義1:電容器，顧名思義，是裝電的容器，是一種容納電荷的器件。英文名稱：capacitor 。 電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交， 耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路，能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。定義 2：電容器，任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體包括導(dǎo)線間都構(gòu)成一個(gè)電容器。電容器實(shí)物圖:2.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓二極管又叫齊納二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管， 簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體 器件。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)或

8、者說(shuō)在一定功率損耗范圍 內(nèi)，端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路 之中。穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的， 因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為 穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。二極管實(shí)物圖：三、設(shè)計(jì)總體方案本次設(shè)計(jì)采用Im324集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易函數(shù)波發(fā)生器功能。Lm324器件為帶 有差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與但電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比， 該四放 大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流大致為 mc1741 的靜態(tài)電流的五分之一對(duì)于每個(gè)放大器而言。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因 而取消了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。輸出電壓范圍也包含負(fù)電源電壓

9、。每個(gè)放大器都有內(nèi)部電壓穩(wěn)壓器提供偏置電壓。 穩(wěn)壓器的溫度系數(shù)低， 因此，每個(gè)放大器就有良好的溫度特性以及優(yōu)異的電源抑制。采用Im324來(lái)產(chǎn)生方波，三角波，矩形波，鋸齒波來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易函數(shù)波發(fā)生器 功能的方案有多種，如先產(chǎn)生方波，然后通過(guò)積分電路將方波變換成三角波， 再 由比例運(yùn)算電路三角波變成鋸齒波；也可以先產(chǎn)生三角波一方波，再將三角波變 成矩形波或?qū)⒎讲ㄗ兂射忼X波。本設(shè)計(jì)介紹產(chǎn)生方波一三角波一矩形波一鋸齒波 的電路設(shè)計(jì)方法。其電路組成框圖如圖 1所示：具體實(shí)驗(yàn)中可有幾種不同方案， 我將所有方案歸結(jié)為兩類：有反應(yīng)和沒(méi)有反應(yīng)。由于反應(yīng)各方案思路大致相同， 現(xiàn)取一種方案來(lái)代表反應(yīng)方案并將其分為第一類

10、方案，沒(méi)有反應(yīng)的即為此次設(shè)計(jì) 方案，為第二類方案。3.1比擬器的特點(diǎn)與相關(guān)功能:電壓比擬器是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鑒幅與比擬的電路， 是組成非正弦波發(fā)生電路 的根本單元電路，在測(cè)量和控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。一般分為單限比擬器， 滯回比擬器，窗口比擬器。其中滯回比擬器具有滯回特性，即具有慣性，因而具 有一定的抗干擾能力。從反相輸入端輸入的滯回比擬器電路如圖示，滯回 滯回比擬器電路引入了正反應(yīng)。從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出，U。 Uz。集成運(yùn)放反相輸入端電位Un Ui，同相輸入端電位Ri令Un Up ,求出的U就是閾值電壓，因此得出Ut滯回比擬器及其電壓傳輸特性(b)電壓傳輸特性z，增大Ui，直至

11、Ut，:Uz，減小u I，直至(a)電路假設(shè) Ui V Ut，貝U Un V Up , U。= +Uz。此時(shí) Up = U再增大，U0才從Uz躍變?yōu)閁z。假設(shè) Ui > + Ut，貝U Un > Up , Uo = Uz。Uo 此時(shí) Up 二 Ut，再減小，Uo才從Uz躍變?yōu)?Uz從電壓傳輸特性曲線上可以看出，當(dāng) -UtVv+Ut時(shí)，Uo可能是，+Uz也 可能是-U z。如果U i是從小于一U t的值逐漸增大到一U t <u i <+u t ,那么U o應(yīng)為 +Uz ;如果Ui是從大于+UT的值逐漸減小到-UT<Ui<+, Ut那么Uo應(yīng)為Uz ； 曲線具有

12、方向性，如圖b中所標(biāo)注。實(shí)際上，由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模增益不是無(wú)窮大，只有當(dāng)它的差模輸入電 壓足夠大時(shí)，輸出電壓Uo才為Uz o Uo在從+Uz變?yōu)?Uz或從-Uz變?yōu)?Uz的過(guò) 程中，隨著Ui的變化，將經(jīng)過(guò)線性區(qū)，并需要一定的時(shí)間。滯回比擬器中引入 了正反應(yīng)，加快了 Uo的轉(zhuǎn)換速度。從而獲得較為理想的電壓傳輸特性。如圖示，由于集成運(yùn)放的同相輸入端通過(guò)R'接地，Up U n 0,為虛地。電路中，電路中，電容C中電流等于電阻R中電流iC iRU，輸出電壓與電容上電壓的關(guān)系為：UoUc。而電容上電壓等于其電流的積分，故 UoRCuidt，在求解ti到t2時(shí)間段的積分值時(shí)有:1 t2UoUi

13、dt Uo tiRC h上式中Uo ti為積分起始時(shí)刻的輸出電壓，即積分運(yùn)算的起始值，積分的終值是t2時(shí)刻的輸出電壓。當(dāng)Ui為常量時(shí)有:Uo RC U| t2 ti Uo ti當(dāng)輸入信號(hào)為方波時(shí)輸出波形如下列圖所示：3.3比例運(yùn)算電路的特點(diǎn)及其相關(guān)功能：比例運(yùn)算電路分為反相比例運(yùn)算電路和同相比例運(yùn)算電路兩種。反向比例運(yùn)算電路：反相比例運(yùn)算電路如圖示輸入電壓ui通過(guò)電阻R作用于集成運(yùn)放的反相輸入端，故輸出電壓Uo與ui反相。電阻Rf跨接在集成運(yùn)放的輸出端和反相輸入端， 引入了電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng)。同相輸入端通過(guò)電阻R接地，r'為補(bǔ)償電阻，以保證集成運(yùn)放輸入級(jí)差分放大電路的對(duì)稱性其值為Ui =0

14、時(shí)反相輸入端總等效電阻，即各支路電阻的并聯(lián),所以R'的阻值應(yīng)該等于R與Rf的等效電阻。由于理想運(yùn)放的凈輸入電壓和凈輸 入電流均為零，故R'中電流為零，所以Un Up 0 1P 1N 0上式說(shuō)明，集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電位均為零，但由于他們并沒(méi)有接地，故 稱之為“虛地。節(jié)點(diǎn)N的電流方程為；1R 1 FUi Un Un U。R Rf由于N點(diǎn)為虛地，整理得出：RfU。訂332同相比例運(yùn)算：將圖中的輸入端與接地端互換，就得到同相比例運(yùn)算電路，如圖示。電路引 入了電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)，故可以認(rèn)為輸入電阻為無(wú)窮大，輸出電阻為零。即使考慮 集成運(yùn)放參數(shù)的影響，輸入電阻也是一個(gè)非常大的數(shù)值。根據(jù)“虛短

15、和“虛斷的概念，集成運(yùn)放的凈輸入電壓為零，即:Un 5 ui說(shuō)明集成運(yùn)放有共模輸入電壓。凈輸入電流為零，因而iR iF ,即UqUn °UqUfRfRfRUnRfRUp由上式得出:RfUq1UiR34實(shí)驗(yàn)方案介紹第一類方案：有反應(yīng)方案電路組成：如圖示電路中運(yùn)算放大器 A1與R1.R2.R3組成的一個(gè)遲滯比擬放大器，C為翻轉(zhuǎn)加速電容。遲滯比擬器的 Ui 被比信號(hào)取自積分器的輸出，通 過(guò)R2接運(yùn)放的同相輸入端，R1稱為平衡電阻。U°1通過(guò)R4接至運(yùn)放A2的反相輸 入端。遲滯比擬器輸入U(xiǎn)°1的高電平約等于正電源電壓 Vcc，低電平電壓約等于 負(fù)電源電壓-Vee .當(dāng)時(shí)，

16、輸入U(xiǎn)°1從高電平 Vcc跳到低電平-Vee ；當(dāng)時(shí)，輸出U°1 從低電平跳到高電平 Vcc圖a方波-三角波產(chǎn)生電路圖b鋸齒波發(fā)生電路工作原理簡(jiǎn)要分析：圖示為三角波發(fā)生電路，左邊為同相輸入滯回比擬器，右邊為積分運(yùn)算電路。 圖中滯回比擬器的輸出電壓UO1UZ,它的輸入電壓是積分電路的輸出電壓UQ根據(jù)疊加原理，集成運(yùn)放 A1同相輸入端的電位：UpiRUqRUqiRUqUzR R2R R2R R2R R令Upi Uni 0，貝憫值電壓：Ut UzR2積分電路的輸入電壓是滯回比擬器的輸出電壓 UQ1，而且UQ1不是+UZ就是-UZ，所以輸出電壓的表達(dá)式為:1Uo U 01 (tl

17、to) Uo(to)R3C式中Uo(t。)為初態(tài)時(shí)的輸出電壓。設(shè)初態(tài)時(shí)U°1正好從-UZ躍變?yōu)?UZ那么上式可進(jìn)一步寫成：1UoUz(b to) Uo(to)R3C積分電路反相積分，Uo隨時(shí)間的增長(zhǎng)線性下降，那么(2.3)變?yōu)?UoUz(t2 tj Uo(tJR3CUo(t1)為U°1產(chǎn)生越變是的輸出電壓。積分電路正向積分，Uo隨時(shí)間的增長(zhǎng)線性增大，電路產(chǎn)生自己震蕩。由以上分析可知，Uo是三角波，幅值為 Ut ； U01是方波，幅值為 Uz，其 輸出波形大致為圖5所示。由于電路引入了電壓深度負(fù)反應(yīng)，所以在附在電阻相 當(dāng)大的變化范圍里，三角波電壓幾乎不變。對(duì)于圖4(b)來(lái)說(shuō)，

18、設(shè)二極管導(dǎo)通時(shí)的等效電阻可忽略不計(jì)，電位方案到最上端。當(dāng)UO1Uz，時(shí)D1導(dǎo)通，D2截止，輸出電壓的表達(dá)式為Uo1Uz(t1to)Uo(to)R3CUo隨時(shí)間線性下降。當(dāng)U°1 Uz時(shí)，D2導(dǎo)通，D1截止，輸出的表達(dá)式為Uo11Uz(t2tju°(tj(R3R ) C第二類方案：無(wú)反應(yīng)方案采用先產(chǎn)生方波一三角波，再將三角波變換成方波，繼而利用方波產(chǎn)生鋸齒波的電路設(shè)計(jì)方法，無(wú)反應(yīng)回路方案具體電路圖可參照?qǐng)D3所示。本課題中采用由比擬器和積分器組成方波一三角波產(chǎn)生電路，比擬器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波再經(jīng)過(guò)一比擬器產(chǎn)生矩形波， 此矩形波經(jīng)過(guò)積 分運(yùn)算電路產(chǎn)生鋸齒波。利用

19、差分放大電路組成的集成運(yùn)放具有高輸入阻抗， 工 作點(diǎn)穩(wěn)定抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零 點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分 放大器傳輸特性曲線的非線性。電路的簡(jiǎn)要分析F S圖(C)總電路圖此次課題由四個(gè)集成運(yùn)放組成，如圖(C)示。其中集成運(yùn)放UlA和U3A均是電 壓比擬器，U2A和U4A為積分運(yùn)算電路，對(duì)于Uia其反相輸入端為U4A的輸出信 號(hào)，不管U4A的輸出是什么信號(hào)，其U1A的輸出Uoi均是方波，經(jīng)過(guò)U 2A積分運(yùn) 算后，B端(B Port)輸出為三角波，繼而，B端(B Port)的輸出作為5a的輸入， 同樣U3A為一

20、電壓比擬器，c端輸出為矩形波，由于c端(C Port)通過(guò)兩個(gè)二極 管與地相接，當(dāng)U°3為高電平時(shí)，兩個(gè)二極管導(dǎo)通，其輸出電壓的幅值為兩個(gè)二 極管導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電壓，即1.4V。經(jīng)過(guò)U4A的積分運(yùn)算器后，D端(D Port)輸出 為一鋸齒波。3.5.電路各組成局部的工作原理方波發(fā)生電路的工作原理對(duì)于集成運(yùn)放U1A，其反相輸入端接U 4A的輸出，同相輸入端通過(guò)電阻R3與 地相接。因此，U1A為一電壓比擬器，其U4A輸出與電壓為零比擬，即當(dāng)Ud電壓 幅值大于0時(shí)，由于是在反相輸入端輸入，因此，U°1為輸出低電平，約等于負(fù)電源電壓-Vee ,當(dāng)Ud電壓幅值小于0時(shí)，U°1

21、為高電平，約等于正電源電壓Vcc ( Vcc -Vee ).因此，A端輸出為方波。方波一一三角波轉(zhuǎn)換的工作原理如圖3所示。設(shè)圖中A點(diǎn)電壓為Ua，集成運(yùn)放U2A輸出B端電壓為Ub ,其同相輸入端電壓為Up2,反相輸入端電壓為Un2 ,流過(guò)電容C電流ii和流過(guò)電阻R4電流為i2 ，由于R4和電容C串聯(lián)，由此，其電流相等ii i2對(duì)于BC R4 A支路，由ii i2得:d(ubUn2)dtUN 2 U AR4根據(jù)集成運(yùn)放“虛短和“虛斷得:U p2 UN 20由式(3-1)和(3-2 )得：ub1R4CUAdt由于A端為一周期信號(hào)，設(shè)其周期為T。那么B端信號(hào)可表示為:UbUaR4C (tNT)0t1

22、NTNT)t1NT t t2 NT由上面第一個(gè)方程分析可知，B點(diǎn)電壓是對(duì)A點(diǎn)電壓的積分，由于A點(diǎn)為一 方波，因此，B端為一三角波，由下面方程組分析可知，當(dāng) A為高電平是，B端 輸出波形斜率小于零，當(dāng)A為低電平時(shí)，B端輸出波形斜率大于零。對(duì)于放電時(shí)間計(jì)算：由于電路充放電回路是BC R4 R2地構(gòu)成，因此，其時(shí)間常數(shù)不變，設(shè)其時(shí)間常數(shù)為1，由電路分析可知。1 R4R2C對(duì)于下面方程組分析可知，在時(shí)間t1段斜率為說(shuō)。時(shí)間t2段斜率為R4C當(dāng)u01Vcc時(shí)，電容C被充電，電容電壓UC上升，得:ubVcc tR4C即ub線性下降。當(dāng)UoiVee時(shí)，電容被反方向充電,Ub由兩組方程分析可知，&CB

23、端輸出為一三角波。A端和B端輸出波形圖電阻、電容取值：對(duì)于三角波形電路來(lái)說(shuō)，存在一電容，因此電容的存在是影響時(shí)間常數(shù)的重要指標(biāo)。在進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，一開(kāi)始給定電容值為10uf理論時(shí)可出來(lái)波形但始終無(wú)法找到輸出波形，當(dāng)換成 0.01uf時(shí)時(shí)便順利出 波形了。取電容值為 0.01UF，對(duì)于實(shí)際電路，時(shí)間常數(shù)不可過(guò)大，因此，在電 路仿真軟件根底上，所算出電阻 R2 560電阻R4 100 。其方波-三角波轉(zhuǎn) 換電路如圖a示。圖(a)用Multisim 仿真軟件方波-三角波轉(zhuǎn)換電路電路仿真圖三角波-矩形波轉(zhuǎn)換電路的工作原理對(duì)于集成運(yùn)算放大器A3,如圖 ' 示。電路中運(yùn)算放大器A3與R7, R

24、8,R9組成一 比擬放大器，其輸入信號(hào)Ui3取自運(yùn)放A2的輸出端B端，Ui3通過(guò)電阻R7于A3 的反相輸入端相連，其同相輸入端那么與電阻Rs和地相連。對(duì)圖示電路，設(shè)其反相輸入端電壓Un3,同相輸入端電壓Up3。U03為其輸出端電壓，C端電壓為Uc o 由于B端接A3的反相輸入端，設(shè)其為輸入電壓為Ui3 °C端通過(guò)二極管與地相接， 有以上分析可知，B端為輸出三角波，且注意到 A3的同相輸入端為通過(guò)R3與地 相接，對(duì)于理想集成運(yùn)放來(lái)說(shuō)，其同相輸入端電流咕0。但實(shí)際上，其同相輸入端仍有微弱電流，因此使得端點(diǎn)電位 Un3有少許抬高，即當(dāng)B端信號(hào)幅值大于 Un3時(shí)，其輸出U°3為低電

25、平其值約等于負(fù)電源電壓-VEE,由于二極管的存在， 對(duì)于低電平來(lái)說(shuō)相當(dāng)于開(kāi)路，因此 C端輸出幅值為零。同理，B端信號(hào)幅值小于 Un3時(shí)，U°3為高電平，兩個(gè)二極管導(dǎo)通，C端輸出電壓幅值即為兩個(gè)二極管導(dǎo) 通的導(dǎo)通電壓1.4V(=2 0.7V )。同時(shí)，前面分析可得，B端輸出三角波波形占空 比q=1,而A3并不是理想集成運(yùn)放，其參考電壓也并不是 0V而是U N3 °因此，C 端輸出波形其占空比q 1。綜上所述C端為輸出矩形波。UbUc1.4V三角波一一方波轉(zhuǎn)化輸岀波形矩形波-鋸齒波轉(zhuǎn)換電路(D端輸出波形)的工作原理如下列圖示，電路中運(yùn)算放大器 A4與R11,2,R10和電容C共

26、同構(gòu)成一積分器。C為翻轉(zhuǎn)加速電容。uC通過(guò)r11,r12,r10接至集成運(yùn)放的反相輸入端，電阻 r5通 過(guò)集成運(yùn)放的同相輸入端與地相接。 對(duì)圖2所示電路，設(shè)C點(diǎn)電壓為Uc .M點(diǎn)電 壓為Um,D點(diǎn)電壓為Ud,流過(guò)Rll,Rl2,RlO的電流分別為i4,i5和3，流過(guò)電容C的 電流為2。集成運(yùn)放A4同相輸入端電位Un4,其反相輸入端電位為UP4。根據(jù)下列圖中電路所示，由KCL得：234(1)對(duì)于支路D電容C電阻Rl2 Um來(lái)說(shuō)，可由集成運(yùn)放性質(zhì)得：dtR12Cd(UD Un4)Un4 Um分別表示出2、3、4得：Ri2(a)i4UmR11(b)Um UcRio(c)(d)dt(g)將式(a)、(

27、b)、(c)代入 式(1)得:由(d)得：Uc“ 111、U m(RoR10R1民2由式(e)進(jìn)一步得：UmR11R12UcR11R12R12 R10R11 R10將式代入(2)中得：U n4 Um U m Um U cR12RioRio(e)(f)Ud1RiCR11R12R12R10R11R0Uc由式(g)可知，D端輸出波形受C端波形影響，且D端波形為C端波形積分乘 以一常數(shù)，即電阻和電容乘積，根據(jù)圖 8可知，C端輸出只有在一局部時(shí)間t1 段內(nèi)才有幅值，另一時(shí)間段t2內(nèi)為零，因此電容只有在 C端有幅值的時(shí)間段內(nèi) 才會(huì)被充電，其余時(shí)間段為放電過(guò)程，因此D端輸出波形受電容C影響，由式(g) 可得

28、，當(dāng)在時(shí)間段t1內(nèi)向電容充電，因?yàn)镃端通過(guò)電阻與集成運(yùn)放A3的反相 輸入端相接，因此輸出D端斜率小于0,為減函數(shù)。當(dāng)在時(shí)間段t2 內(nèi)，由于C端無(wú)電壓，因此，電容放電，放電回路為C,R2,R11和地，因此時(shí)間常數(shù)2 R11R12C，對(duì)于理想電容，放電時(shí)間為0，但實(shí)際中存在放電時(shí)間，設(shè)電容放電時(shí)間為tW，由C端波形和D端波形不難看出：Uc(0 ) 0 , Uc( ) Uc,Uc(tw)丄？UcRuCR12R11尺2尺0R1R10(Uc 1.4v，代入RC電路過(guò)度過(guò)程計(jì)算公式可得:twln(UC)R2RQ In(UcUcUcRiiR12 R11R1R10R12R10R12R11Cln(只12尺1RRoR2R10)(h)R12R11R11 R10R12 RioR11由式h分析可得，電容C的放電時(shí)間tw由電阻R11,R12,R10和電容C值大 小影響，同時(shí)，對(duì)于電路A3局部的仿真如圖8可以看出，其時(shí)間常數(shù)取值不易 過(guò)大，否那么不過(guò)仿真出適宜的波形，通過(guò)計(jì)算，取各