第九章波形發(fā)生電路和集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用

1、12習(xí)題：9-5、 9-6 、9-9、9-16 、9-17 9-22（1. 2. 3.）選作： 9-4 、3 正弦波振蕩電路的組成及振蕩條件的判斷; 橋式RC正弦波振蕩電路的組成和工作原理; LC正弦波振蕩電路的組成和工作原理; 比較器電壓傳輸特性的分析方法; 矩形波、三角波、鋸齒波振蕩電路的波形分析。4 本章所講述的電路具有一定的綜合性，既含有集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的積分運(yùn)算電路，又含有集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的滯回比較器，因而給學(xué)習(xí)帶來(lái)一定的困難。59.1 9.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9. 1. 1 概述概述 自激振蕩是指：即使放大電路的輸入端不加信號(hào)，它的輸出端也會(huì)出現(xiàn)某一頻率和幅度

2、的波形。在這個(gè)頻率點(diǎn)上，負(fù)反饋電路已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎答侂娐贰?負(fù)反饋放大電路的自激振蕩是要消除的，而正弦波發(fā)生電路就是利用這種自激振蕩的現(xiàn)象來(lái)產(chǎn)生正弦信號(hào)。這里，人為引入了正反饋。 6正弦波發(fā)生電路的框圖正弦波發(fā)生電路的框圖 電路的輸入信號(hào) iX 電路的凈輸入信號(hào) idX 電路的反饋信號(hào) fX 電路的輸出信號(hào) oX在正弦波發(fā)生電路中，人為地接成正反饋。在正弦波發(fā)生電路中，人為地接成正反饋。 7正弦波發(fā)生電路的框圖正弦波發(fā)生電路的框圖 即使輸入信號(hào) ，當(dāng)反饋信號(hào)能完全代替原來(lái)的凈輸入信號(hào)，即 時(shí)，仍可以產(chǎn)生輸出信號(hào) 。0iXidfXXoXofXX FidoXX AidfXXAF/ooXX存在1AF8

3、 是正弦波發(fā)生電路中能維持等幅自激振蕩的平衡條件。因?yàn)椋?、 是復(fù)數(shù)，所以式包含幅值條件和相位條件，即 為整數(shù))(21nnAFFAAF1AF幅值條件相位條件9 要建立振蕩（起振），電路須滿足正反饋條件即： ，同時(shí)使反饋信號(hào) 大于凈輸入信號(hào) 。只有這樣，才能使電路中自激振蕩和輸出信號(hào)由小到大建立起來(lái)。 nFAAF2fXidX1AF 起振的幅值條件：10 一般由以下基本部分組成：一般由以下基本部分組成：1.寬頻帶放大電路；寬頻帶放大電路；2.引入正反饋的反饋網(wǎng)絡(luò)；引入正反饋的反饋網(wǎng)絡(luò)；3.選頻網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)； 正弦波發(fā)生電路的輸出波形應(yīng)是單一頻率的正弦波，要求電路只在所需的頻率上滿足起振和維持振蕩

4、的條件。 選頻網(wǎng)絡(luò)可設(shè)置在放大電路或正反饋網(wǎng)絡(luò)中。通常正反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)合二為一。114.4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié) 電路滿足起振條件后，輸出信號(hào)將逐漸增大。當(dāng)幅值增大到一定程度后，放大電路中的晶體管進(jìn)入飽和或者截止區(qū)，輸出波形將產(chǎn)生失真。故電路中還必須有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，其作用是在振蕩建立后，使幅值條件從 自動(dòng)演變?yōu)?，使輸出波形基本不失真。1AF1AF12（1 1）分析電路的組成）分析電路的組成; ; 是否包含放大、反饋、選頻和穩(wěn)幅等基本環(huán)節(jié)。（2 2）分析放大電路能否正常工作）分析放大電路能否正常工作; ; 是否有合適的靜態(tài)工作點(diǎn),動(dòng)態(tài)信號(hào)是否能夠輸入、輸出和放大。（3 3）檢查電路能否滿足自激條件

5、；）檢查電路能否滿足自激條件； 檢查相位平衡條件和 幅值平衡條件，關(guān)鍵檢查相位平衡條件。 13（4 4）估算振蕩頻率）估算振蕩頻率 （ ）。 取決于選頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。取決于選頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。0f014 RC正弦波發(fā)生電路、LC正弦波發(fā)生電路、 石英晶體正弦波發(fā)生電路。 RC正弦波發(fā)生電路振蕩頻率較低，一般在1MHz以下； LC正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率都在1MHz以上； 石英晶體正弦波發(fā)生電路也可等效為L(zhǎng)C正弦波發(fā)生電路，其振蕩頻率十分穩(wěn)定。15 RC正弦波發(fā)生電路可分為：正弦波發(fā)生電路可分為：RC串、并聯(lián)串、并聯(lián)電路式（橋式）、移相式、雙電路式（橋式）、移相式、雙T電路式等類(lèi)型。電路式等類(lèi)型。 最常用

6、的是最常用的是RC串、并聯(lián)電路式串、并聯(lián)電路式。 161 1RCRC串、并聯(lián)電路的選頻特性串、并聯(lián)電路的選頻特性 電路由電路由 和和 的串聯(lián)以的串聯(lián)以及及 和和 的并聯(lián)組合串聯(lián)而的并聯(lián)組合串聯(lián)而成，它在成，它在RCRC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路中中既是反饋網(wǎng)絡(luò)又是選頻網(wǎng)既是反饋網(wǎng)絡(luò)又是選頻網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。 1R1C2R2C17111/1CjRZ2222221/1/CRjRCjRZ22222111122212211111/(1)()1foUURj R CRCRRj CjRCj R CCRR C212ZFZZ18通常取通常取 RRR21CCC21)(3100jF電路的特征角頻率：電路的特征角頻率：RC1

7、0)1()1 (112212112CRCRjRRCCUUofF19)(3100jF200)(91F相頻特性為：相頻特性為： 3)(00 arctgF幅頻特性為：幅頻特性為：幅值最大為1/3 000F在特征（諧振）頻率點(diǎn)上在特征（諧振）頻率點(diǎn)上RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)呈電阻性。串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)呈電阻性。20RCRC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性 時(shí)，時(shí)， 0 0FRC10F幅值最大，幅值最大，為為1/3 21 由RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和同相比例運(yùn)算電路構(gòu)成。RC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路 和 為集成運(yùn)放引入負(fù)反饋，該反饋網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有選頻作用。 FR1R22 利用瞬時(shí)極性法判斷電路引入了正反饋。 斷開(kāi)

8、到運(yùn)放同相輸入端的連線，加入瞬時(shí)極性為正的電壓 。在某一頻率點(diǎn) 上， 和 極性相同。 fUoUiU0fU 電路滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。 23同相比例電路電壓增益為： 1RRAFu已知當(dāng) 時(shí)， 031F起振條件為 1AF2RRF維持振蕩的幅值平衡條件： 2RRF24（3）振蕩的穩(wěn)幅和穩(wěn)頻* 對(duì)于實(shí)際的正弦波發(fā)生電路，電源電壓、溫度、濕度等外界因素的變化將導(dǎo)致晶體管和電路元件參數(shù)發(fā)生改變，從而破壞維持振蕩的幅值平衡條件 。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，可以在放大電路的負(fù)反饋回路中采用非線性元件來(lái)自動(dòng)調(diào)整反饋的強(qiáng)弱。如溫控電阻。1AF25 在實(shí)用電路中往往要求正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率有一定的穩(wěn)定度。

9、正弦波發(fā)生電路振蕩頻率穩(wěn)定的條件是相頻特性曲線 在 附近的斜率小于零。即 )(F000ddF26 RC橋式正弦波發(fā)生電路中，同相放大電路的輸出電阻很小，可視為零；輸入阻抗很大，可忽略其對(duì)RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的影響。所以電路的振蕩頻率就是RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征（諧振）頻率： 0f0RCf210 RC正弦波發(fā)生電路通常只能用作低頻和中頻正弦波發(fā)生電路（ ）。 MHzHz 1127 放大電路是反相輸入的帶電壓并聯(lián)負(fù)反饋的運(yùn)放電路。 180A 若要滿足相位平衡條件，反饋網(wǎng)絡(luò)還必須在某一特定的頻率點(diǎn)上再移相 ，使1800FA28 一節(jié)RC移相網(wǎng)絡(luò)可以移相090，需要滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件，必須有三節(jié)或者

10、三節(jié)以上的移相電路。 只需要調(diào)整 ，就可以產(chǎn)生正弦波振蕩。 FR2932)1(6)1(511RCRCjRCUUoo016RC6210RCf振蕩時(shí)反饋系數(shù)為： 291)1(511)()(2000RCjUjUFoo為達(dá)幅值平衡，應(yīng)有 29RRAF30 RCRC移相電路的相頻特性移相電路的相頻特性 RC移相式正弦波發(fā)生電路一般用于振蕩頻率固定且穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合，其頻率范圍為幾Hz幾十kHz。23)1(51)1(6RCRCRCarctgF31 和 為集成運(yùn)放引入正反饋，雙T網(wǎng)絡(luò)引入負(fù)反饋，同時(shí)又是選頻網(wǎng)絡(luò)。 FR1R 雙T網(wǎng)絡(luò)特征頻率為： RCf21032 調(diào)整 可以改變正反饋量，使之既滿足起振要

11、求，又不因正反饋過(guò)強(qiáng)而使波形嚴(yán)重失真。 1R 穩(wěn)壓管 和 用來(lái)穩(wěn)定輸出幅值。通常選其穩(wěn)定電壓約為輸出不失真正弦波峰峰值的1.5倍。 1VS2VS 33 雙T網(wǎng)絡(luò)比RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有更好的選頻特性。 其缺點(diǎn)是頻率調(diào)節(jié)困難，通常適用于需要產(chǎn)生固定頻率的場(chǎng)合。 34 LC正弦波發(fā)生電路通常用于產(chǎn)生高頻(1MHz)正弦信號(hào)。 LC正弦波發(fā)生電路和RC正弦波發(fā)生電路相比，構(gòu)成方法類(lèi)似，其選頻網(wǎng)絡(luò)采用可調(diào)諧的LC回路。 LC回路工作在諧振頻率時(shí)電路能提供較大的增益，而其余頻率的信號(hào)被大大衰減。35 通用型集成運(yùn)放的頻帶較窄，高速型集成運(yùn)放成本高，故LC正弦波發(fā)生電路一般采用分立元件組成。 由LC并聯(lián)諧振

12、回路構(gòu)成的正弦波發(fā)生電路分為變壓器耦合式和LC三點(diǎn)式兩大類(lèi)。 36 LC正弦波發(fā)生電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)大多采用LC并聯(lián)諧振回路。1LC諧振回路的選頻特性一般畫(huà)法37 信號(hào)頻率低時(shí)容抗大，呈感性，信號(hào)頻率高時(shí)感抗大，呈容性，只有在諧振頻率點(diǎn)上網(wǎng)絡(luò)呈純阻性，且阻抗無(wú)窮大。諧振時(shí)電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)換。 自學(xué)： LC諧振回路的選頻特性。1LC諧振回路的選頻特性382變壓器耦合式LC正弦波發(fā)生電路 根據(jù)LC回路的端點(diǎn)接到三極管電極的不同方式，變壓器耦合LC正弦波發(fā)生電路可分為三種類(lèi)型： 集電極調(diào)諧 發(fā)射極調(diào)諧 基極調(diào)諧39 電路包含：共射放大、反饋網(wǎng)絡(luò)、LC選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（利用三極管的非線性實(shí)現(xiàn)）。

13、放大電路是典型的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，交流信號(hào)能夠輸入、輸出和放大。 和 為基極和發(fā)射極旁路電容，比LC諧振回路的C值大很多。BCEC40 只要合理選擇變壓器原、副邊線圈的匝數(shù)和其他電路參數(shù)，幅值平衡條件就很容易得到滿足。 斷開(kāi)反饋輸入點(diǎn)（基極畫(huà)處），加入一個(gè)瞬時(shí)極性為(+)的信號(hào)，由此可得反饋接到基極點(diǎn)的極性也為(+)，滿足相位平衡條件。 41 交流基極接地，集電極與發(fā)射極同相位。通過(guò)互感耦合，反饋信號(hào)接發(fā)射極。 CB、CE為耦合電容。42 斷開(kāi)反饋輸入點(diǎn)（射極畫(huà)處），加入瞬時(shí)極性為()的信號(hào)，集電極瞬時(shí)極性也為() 。 通過(guò)同名端和互感， 上 的接射極點(diǎn)的瞬時(shí)極性也為() 。3LfU滿足產(chǎn)生振蕩

14、的相位平衡條件。滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。 43 交流射極接地，集電極與基極反相。通過(guò)互感耦合，反饋信號(hào)接基極。 CB、CE為耦合電容。44 斷開(kāi)反饋輸入點(diǎn)（基極畫(huà)處），加入瞬時(shí)極性為()的信號(hào)，通過(guò)反相放大及同名端和互感L， 接基極點(diǎn)的瞬時(shí)極性也為 () 。 滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。 fU2)2)用瞬時(shí)極性法判斷電路相位平衡條件用瞬時(shí)極性法判斷電路相位平衡條件45 共基放大電路的截止頻率高于共射放大電路，共基組態(tài)振蕩頻率較高且比較穩(wěn)定。 變壓器耦合式正弦波發(fā)生電路應(yīng)用廣泛，但頻率穩(wěn)定度不夠高。 互感線圈的分布電容限制了頻率，一般只適合產(chǎn)生頻率不太高的中、短波的正弦振蕩。46 將并聯(lián)LC

15、回路中的電容C或者電感L一分為二（或設(shè)置中間抽頭），LC回路就有三個(gè)端點(diǎn)。把這三個(gè)端點(diǎn)分別與三極管的三個(gè)極（或者集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端）相連，就形成了LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路。 這種電路又可以分為電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩類(lèi)。 47 采用了集電極調(diào)諧型LC并聯(lián)回路，可變電容器用于調(diào)節(jié)LC振蕩頻率。 放大電路為共基接法。該電路包括了正弦波發(fā)生電路的各個(gè)基本環(huán)節(jié)，放大電路能正常工作。 電感三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生電路也叫哈脫萊（Hartley）振蕩電路。 48 用瞬時(shí)極性法，可以判斷電路滿足產(chǎn)生正弦振蕩的相位平衡條件。 適當(dāng)選擇電感 、 比值，能滿足起振的幅值條件。 2L1L振蕩頻率近似為振蕩

16、頻率近似為: : CLf210LLLL221Uf為L(zhǎng)2上的電壓，極性下正上負(fù)。49 由于諧振回路可以采取可變電容，其振蕩頻率可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，在需要經(jīng)常改變頻率的場(chǎng)合中得到廣泛應(yīng)用。 由于它的反饋電壓取自電感，它對(duì)高次諧波電抗大，故輸出波形中所含高次諧波大，波形較差。50 由瞬時(shí)極性法分析，電路滿足相位平衡條件。 選擇合適的 、 的比值，電路能滿足起振的幅值條件2C1C 電容三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生電路也叫考爾比茲（Collpitts）振蕩電路。Uf為C2上的電壓，極性下正上負(fù)。51振蕩頻率近似為：210LCf2121CCCCC 反饋電壓取自電容，高次諧波分量小，輸出波形較好。 電容的容量可以

17、選得很小，振蕩頻率高（可高達(dá)100MHz）。 （2）電容三點(diǎn)式）電容三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路52a）反相放大 b）同相放大 為了滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件，同性質(zhì)電抗（ 和 或 和 ）的中間點(diǎn)必須接集成運(yùn)放的同相輸入端（對(duì)應(yīng)于三極管的射極e和場(chǎng)效應(yīng)管的源極s）。 1L2L1C2C 組成規(guī)律：53例91 電路如圖所示，分析電路能否起振。 為電容三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路，放大電路為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源電路。 應(yīng)用組成規(guī)律分析，同性質(zhì)的 和 的中間點(diǎn)接管子的源極s，可知選頻網(wǎng)絡(luò)引入了正反饋，能振蕩。1C2C 用瞬時(shí)極性法進(jìn)行分析，C1上的電壓為Uf，極性上正下負(fù)。(+)(-)(-)(-)

18、(+)(+)54MHzHzLCf17107568075680103 . 121211260振蕩頻率：振蕩頻率：55 石英晶體振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度，石英晶體振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度，適用于頻率穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合。其頻率穩(wěn)定適用于頻率穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合。其頻率穩(wěn)定度高于度高于 數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。 51056 石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)而制成的諧振器件。 C0為靜態(tài)電容，L模擬晶片慣性，C模擬晶片彈性，R為摩擦損耗。符號(hào)等效電路57 當(dāng)忽略R時(shí)，回路的等效電抗為： )(1)1(1)1(1020200CLCCCLCCLCCLCX58 石英晶體工作在 和 之間，X呈感性的頻段內(nèi)，它和兩

19、個(gè)外接電容 和 構(gòu)成了電容三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路。s1C2Cp59（2）串聯(lián)型晶體振蕩電路）串聯(lián)型晶體振蕩電路 石英晶體工作在 處，是串聯(lián)諧振，相當(dāng)于純電阻。它接在電路的反饋網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)成正反饋，滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。 反饋網(wǎng)絡(luò)也是選頻網(wǎng)絡(luò)。調(diào)節(jié)電阻R可使電路滿足幅值平衡條件。 s 60 電壓比較電路的功能是比較兩個(gè)電壓（如電壓比較電路的功能是比較兩個(gè)電壓（如輸入電壓輸入電壓 和參考電壓和參考電壓 ）的大小，并用輸）的大小，并用輸出的高、低電平表示比較結(jié)果，出的高、低電平表示比較結(jié)果，是組成非正是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元弦波發(fā)生電路的基本單元。IuRU 電壓比較電路在測(cè)量、控制以及波形

20、發(fā)生電壓比較電路在測(cè)量、控制以及波形發(fā)生等許多方面有著廣泛的應(yīng)用。等許多方面有著廣泛的應(yīng)用。 它的種類(lèi)很多，如它的種類(lèi)很多，如單門(mén)限比較電路單門(mén)限比較電路，滯回滯回比較電路比較電路以及以及窗口比較電路窗口比較電路等等。等等。 61輸入信號(hào)：模擬信號(hào)輸入信號(hào)：模擬信號(hào)。 輸出信號(hào)：高電平或低電平（二值信號(hào)）。輸出信號(hào)：高電平或低電平（二值信號(hào)）。 使輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓稱(chēng)使輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓稱(chēng)( (或轉(zhuǎn)折電壓、門(mén)限電壓或轉(zhuǎn)折電壓、門(mén)限電壓) )，用用表示表示 。62 當(dāng)集成運(yùn)放處于當(dāng)集成運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)工作狀態(tài)或引工作狀態(tài)或引入了入了正反饋正反饋時(shí)，工時(shí)，工作在非線

21、性工作區(qū)。作在非線性工作區(qū)。631） 只要兩輸入端間有無(wú)窮小壓差，輸出電壓就只要兩輸入端間有無(wú)窮小壓差，輸出電壓就可達(dá)可達(dá) 到正最大值或負(fù)最大值。到正最大值或負(fù)最大值。 當(dāng)當(dāng)UPUN時(shí)，輸出時(shí)，輸出+UOM ; 當(dāng)當(dāng)UPUN時(shí)，輸出時(shí)，輸出-UOM 。2）理想運(yùn)放的差摸輸入電阻為無(wú)窮大。存在）理想運(yùn)放的差摸輸入電阻為無(wú)窮大。存在 ip=iN=03） 運(yùn)放輸出電壓跳變的臨界條件是運(yùn)放輸出電壓跳變的臨界條件是uN up3.電壓比較器電路輸入與輸出是非線性關(guān)系電壓比較器電路輸入與輸出是非線性關(guān)系641）輸出電壓高、低電平值）輸出電壓高、低電平值UOH和和UOL；2）閾值電壓）閾值電壓UTH值；值；3

22、） 當(dāng)輸入電壓變化經(jīng)過(guò)當(dāng)輸入電壓變化經(jīng)過(guò)UTH時(shí)，輸出電壓躍變時(shí)，輸出電壓躍變的方向。（是從的方向。（是從UOH到到UOL，還是從還是從UOL到到UOH ）65 當(dāng) 略小于零時(shí)，輸出電壓將達(dá)到正向最大值 。IuOMU 當(dāng) 略大于零時(shí)，輸出電壓將達(dá)到負(fù)的最大值 。 和 為集成運(yùn)放飽和時(shí)的正、負(fù)向輸出電壓值。 OMUOMUIuOMU0RU“過(guò)零比較電路過(guò)零比較電路”66電路傳輸特性：電路傳輸特性： 單門(mén)限電壓比較電路也可采用同相輸入接法，這樣就獲得了輸出電壓跳變方向相反的電壓傳輸特性。0THU閾值電壓：67Iu當(dāng) 時(shí)，輸出為 ；當(dāng) 略大于 時(shí)，輸出為 。RIUu OMURUOMURTHUU閾值電壓

23、：0RU2.參考電壓參考電壓（設(shè)UR為正值）68 在實(shí)際的比較電路中，為了防止輸入電壓過(guò)大，損壞集成運(yùn)放輸入級(jí)的晶體管，常在運(yùn)放輸入端接入二極管限幅電路，雙向限制運(yùn)放的輸入電壓。 輸入限幅保護(hù)的輸入限幅保護(hù)的過(guò)零比較電路過(guò)零比較電路69 為了滿足負(fù)載的需要，常在集成運(yùn)放的輸出端加穩(wěn)壓管限幅電路，從而獲得合適的 和 。 OHUOLU具有輸入、輸出限幅保護(hù)的比較電路。70例9-2 電路如圖所示，設(shè)穩(wěn)壓管 的穩(wěn)壓值為 。求閾值電壓 ，并畫(huà)出電路的電壓傳輸特性。 V6解解 ：輸出電壓發(fā)生跳變的條件是0uu012RuRuIR此時(shí)有:因而有:THRIUURRu2171當(dāng) 時(shí)， 。此時(shí) ， 為高電平， ；當(dāng)

24、時(shí)， ， 為低電平， 。THIUu 0u uuOuZOUuTHIUu0uOuZOUuTHRIUURRu21（設(shè)UR為正值）72設(shè)R1=R2=5K，UR=2V,輸入為正弦波(幅值為5V），試對(duì)應(yīng)輸入畫(huà)出電路的輸出波形。73 如果輸入中帶有噪聲，當(dāng)輸入經(jīng)過(guò)閾值時(shí)，輸出可能發(fā)生多次跳變，抗干擾能力差。 單門(mén)限電壓比較電路有中，輸入電壓在閾值電壓附近任何微小變化都將引起輸出電壓的躍變。74 為解決抗干擾能力問(wèn)題，電路中采用正反饋，比較電路具有了兩個(gè)閾值。 這種電路的輸出既與當(dāng)前的輸入電壓有關(guān)，又與輸入的歷史狀態(tài)有關(guān)，具有滯回特性，故叫做“滯回比較電路”，又叫做“施密特觸發(fā)電路”。 75 比較電路的輸出

25、電壓發(fā)生跳變的臨界條件是 uu3223RRuRURuOR利用疊加原理有：對(duì)應(yīng) u-u+ 時(shí)的uI 即為UTH。76ZOUu32123RZTHRURUURR32232RRURURUZRTHIuu3223RRuRURuORVUR0VUTH21VUTH22設(shè)則77 因運(yùn)放是反相輸入，當(dāng) 足夠負(fù)時(shí), 為高電平。只有當(dāng)輸入逐漸增大并達(dá)到 ， 發(fā)生跳變，此為正向電壓傳輸特性。 IuOu1THUOu-6V-6V78 正向時(shí) 在閾值電壓附近正反饋過(guò)程：IuOuuuu正反饋的結(jié)果使輸出電壓正反饋的結(jié)果使輸出電壓 迅速變?yōu)檠杆僮優(yōu)?。 OuZU-6V-6V79 當(dāng) 足夠正時(shí)， 為低電平。當(dāng)輸入逐漸減小并達(dá)到 ，輸

26、出又一次發(fā)生跳變，這是負(fù)向電壓傳輸特性。 IuOu2THU+6V+6V80 滯回比較電路有兩個(gè)閾值電壓，其差叫做“回差電壓”或“遲滯電壓”。 21THTHUUU思考：思考：輸入為正弦波輸入為正弦波( (幅幅值為值為5V5V）時(shí)的輸出波形。）時(shí)的輸出波形。81 和單門(mén)限電壓比較電路相比，滯回比較電路有較強(qiáng)的抗干擾能力，不易產(chǎn)生誤跳變。 滯回比較電路可應(yīng)用在環(huán)境干擾比較大的場(chǎng)合用作波形整形。 但由于存在遲滯電壓，工作精度不夠高。82例93 電路如圖，設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值1畫(huà)出電路的傳輸特性；2已知輸入信號(hào)波形，試對(duì)應(yīng)畫(huà)出輸出波形。VUZ6解：只要 ，應(yīng)有 ，此時(shí)穩(wěn)壓管擊穿。穩(wěn)壓管為集成運(yùn)放引入了深度負(fù)

27、反饋，。 在u=u的臨界點(diǎn)上，uo=0,穩(wěn)壓管未擊穿，負(fù)反饋支路電阻無(wú)窮大，相當(dāng)開(kāi)路，無(wú)負(fù)反饋。 uuOMOUu83322RRRuuOZOUuu在 跳變時(shí)，必有 。 Ouuu23(1)OZRuUR322RRRuUOTHVuO9VUTH31 1畫(huà)出電路的傳輸特性畫(huà)出電路的傳輸特性（根據(jù)三要素）（根據(jù)三要素）84 滯回比較電路有很強(qiáng)的抗干擾能力。當(dāng)輸入波形不規(guī)則時(shí)，得到的輸出波形都是規(guī)則的矩形波。 2.2.對(duì)應(yīng)輸入畫(huà)輸出波形對(duì)應(yīng)輸入畫(huà)輸出波形85 由于電壓比較電路可將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二值信號(hào)，其響應(yīng)速度快，傳輸延時(shí)短，廣泛用于模擬電路和數(shù)字電路的接口電路，86分類(lèi)： 按一個(gè)集成器件中所含比較器的數(shù)目

28、，分為單、雙、四電壓比較器； 按信號(hào)傳輸速度，可分高速、中速比較器； 按功能，可分為普通型、高速型、低功耗型、低電壓型和高精度型； 按輸出方式，可分為普通、集電極（漏極）開(kāi)路、互補(bǔ)輸出等。 87雙電壓比較器LM119 兩個(gè)輸出端并聯(lián)構(gòu)成了“窗口比較電路”。 889.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路 矩形波、三角波、鋸齒波、尖頂波和階梯波等均為非正弦波。 非正弦波發(fā)生電路的基本組成包括：電壓比較電路、反饋環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)。其中比較電路是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 899.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路 本節(jié)主要介紹矩形波、三角波和鋸齒波發(fā)生電路的組成、工作原理、波形分析和主要參數(shù)。 矩形波發(fā)生電路是基礎(chǔ)

29、，加上積分環(huán)節(jié)，就可組成三角波或鋸齒波發(fā)生電路。90 若在電壓比較電路的基礎(chǔ)上加上延遲和反饋環(huán)節(jié)，可使比較電路的輸出發(fā)生周期性跳變，從而產(chǎn)生振蕩。9.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路91 電路由滯回電壓比較電路和RC電路組成的。 和 組成“有延遲的反饋網(wǎng)絡(luò)”，電容兩端的電壓就是反饋電壓。 為集成運(yùn)放的限流電阻。 1RC4RR R4 492設(shè) 輸出電壓為： 0tZOUu0Cu，則)(322ZURRRu 通過(guò) 向電容 充電，一旦 上升到略大于 時(shí)，輸出電壓 迅速地由 跳變到 。運(yùn)放同相端電壓也隨之變?yōu)椋?RCOuuuOuZUZU)(322ZURRRuR R4 493 此時(shí)，電容 通過(guò)電阻 放電

30、，電容兩端電壓逐漸下降。當(dāng) 下降到略小于 時(shí)，內(nèi)部正反饋又產(chǎn)生作用，輸出電壓迅速地由 跳變到 。 如此周而復(fù)始，在輸出端將產(chǎn)生周期信號(hào)。 1RCuuZUZU)(322ZURRRuR R4 494 電路中電容正向充電和反向放電的時(shí)間常數(shù)均為 ,且充放電的電壓幅值也相等，故輸出為方波信號(hào)，而電容兩端電壓波形近似為三角波。CR195 電容兩端電壓的變化規(guī)律為： tCCCCeUUUtu)()0()()()()0(322ZCURRRUZCUU)(CR1選取 為起點(diǎn)，有：1tCRtZZZCeUURRRUu1)(322則96 可以得到方波的周期為：)21 (2321RRnCRTCRtZZZCeUURRRUu

31、1)(322)(322ZCURRRu 在t1t2半周期內(nèi),電容放電的最后值為： 97 矩形波發(fā)生電路與圖方波發(fā)生電路的區(qū)別僅僅在于電容充、放電回路不同。 矩形波發(fā)生電路的充電回路為VD1、R和C，放電回路為VD2、R和C，工作原理與方波發(fā)生電路相似。 98 忽略VD1和VD2的導(dǎo)通壓降，電容充電時(shí)間常數(shù)為RC，放電時(shí)間常數(shù)為RC。 輸出電壓處于高電平（電容充電）的時(shí)間為： )21 (321RRnRCT 輸出電壓處于低電平（電容放電）的時(shí)間為：)21 (322RRnCRT99輸出波形的周期： 21TTT 改變改變 即可以改變占空即可以改變占空比。比。RR RRRRRTTD111占空比為：CRRC21TT 若，則100 圖中集成運(yùn)放 為同相輸入的滯回電壓比較電路，集成運(yùn)放 為積分電路。 1A2A101 設(shè)比較電路初始電壓為 ，經(jīng) 分壓后的向電容充電， 線性下降，從而使A1的同相端電壓也下降。ZOUu1RP2Ou21222111RRRuRRRUuOZ102當(dāng) 略小于 (=0)時(shí)， 從 跳變到 。 隨之變?yōu)?: uu1OuZUZUu2u21222112RRRuRRRUuOZ103 經(jīng) 使電容放電， 線性上升，從而使同相端電壓 也上升。當(dāng)使 略大于 時(shí)， 從 跳到