模電課件-波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換

1第八章波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換2第八章波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換8.1正弦波振蕩電路8.2電壓比較器8.3非正弦波振蕩電路8.4利用集成運放實現(xiàn)的信號轉(zhuǎn)換電路8.5鎖相環(huán)在信號轉(zhuǎn)換電路中的應(yīng)用38.1正弦波振蕩電路8.1.1概述正弦波振蕩器：產(chǎn)生正弦波信號的電路。

接通電路的電源，即開始工作，輸出一定頻率的正弦波信號。不需要輸入信號？自激振蕩！4~放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)

如果反饋電壓uf與原輸入信號ui完全相等，則即使無外加輸入信號，放大電路輸出端也有一個正弦波信號——自激振蕩。5

在正弦波振蕩電路中，一要反饋信號取代輸入信號，即電路中必須引入正反饋；二要有外加的選頻網(wǎng)絡(luò)，用以確定振蕩頻率。在電擾動下，對于某一特定頻率f0的信號形成正反饋：

由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。。一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件6Xo↑→Xf↑(X’i↑)→Xo↑↑正弦波振蕩的平衡條件為反饋信號代替了放大電路的輸入信號，輸入信號為0時仍有輸出。稱為自激振蕩。基本放大電路Ao反饋電路FX’iXoXfXo基本放大電路Ao反饋電路FXi=0X’iXoXfXo+1.自激振蕩條件：7（1）幅值條件：（2）相位條件：（n是整數(shù)）相位條件保證反饋極性為正反饋，振幅條件保證反饋有足夠的強度。可以通過調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達到。自激振蕩條件起振條件電路把除f=f0以外的輸出量均衰減為零，因此輸出量為f=f0的正弦波。82.起振與穩(wěn)幅：輸出電壓從幅值很小、含有豐富頻率，到僅有一種頻率且幅值由小逐漸增大直至穩(wěn)幅。很多種頻率9頻率逐漸變?yōu)閱我?0振幅越來越大11趨于穩(wěn)幅122.起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅？穩(wěn)定的振幅非線性環(huán)節(jié)的必要性！13二、正弦波振蕩電路的組成（2）選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率。（3）正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋。（4）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：使輸出信號幅值穩(wěn)定。RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路?；痉糯箅娐稟o反饋電路FX’iXoXfXo正弦波振蕩電路的組成：（1）放大電路：保證電路能夠有從起振到動態(tài)平衡的過程，使電路獲得一定幅值的輸出量，實現(xiàn)能量的控制。正弦波振蕩電路的分類：常合二為一14三、判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟1)是否存在主要組成部分；2)放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點，信號是否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路；3)是否滿足相位條件，即是否存在f0，是否可能振蕩

；4)是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。15相位條件的判斷方法：瞬時極性法

斷開反饋，在斷開處給放大電路加f＝f0的信號Ui，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)

Ui的極性→Uo的極性→Uf的極性若Uf與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。

在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。極性？16四、振蕩電路分類常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1)RC正弦波振蕩電路：幾百千赫以下2)LC正弦波振蕩電路：幾百千赫～幾百兆赫3)石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定17高頻段：反饋電壓相位滯后趨近于-900，幅值趨近于08.1.2RC正弦波振蕩電路一、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)RRCC++--RC++--RC++--00低頻段：反饋電壓相位超前趨近于+900，幅值趨近于0

在頻率從0～∞中必有一個頻率f0，φF＝0o。18整理可得令代入上式，得幅頻特性相頻特性RRCC++--19+900-900fF00f0ff0幅頻特性相頻特性20二、RC橋式正弦波振蕩電路放大電路+-相位條件自激振蕩起振及平衡幅值條件幅值條件1)是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級共射放大電路？不符合相位條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出電阻大，影響f0

可引入電壓串聯(lián)負反饋，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對f0影響小21A－＋RfR1RRCCRfR1+-二、RC橋式正弦波振蕩電路放大電路+-RRCC滿足幅值條件滿足相位條件0A=j0F=jRT22R21R22能自行起振的文氏橋振蕩器加二極管作為非線性環(huán)節(jié)23

加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰-峰值。三、振蕩頻率可調(diào)的RC橋式正弦波振蕩電路+C1C2C3C4RWRRWRC1C2C3C4-+-

用雙層波段開關(guān)接不同的電容，作為振蕩頻率f0的粗調(diào)；用同軸電位器實現(xiàn)f0的微調(diào)。振蕩頻率的可調(diào)范圍能夠從幾Hz到幾百kHz。24+C1C2C3C4RWRRWRC1C2C3C4-+-三、振蕩頻率可調(diào)的RC橋式正弦波振蕩電路[例8.1.1]在圖中所示的電路中，已知電容的取值分別為0.01F、0.1F、1F、10F，電阻R=50，電位器RW=10k

。試問：f0的調(diào)節(jié)范圍？解：f0的調(diào)節(jié)范圍約為1.59Hz～318kHz。25討論：合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路26

理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時呈純阻性，且阻抗無窮大。諧振頻率為在損耗較小時，品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率損耗在f＝f0時，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少？8.1.3LC正弦波振蕩電路一、LC諧振回路的頻率特性電流諧振！27當(dāng)Q>>1時，|Z0|≈Q2R當(dāng)f=f0時，電抗

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的輸入電流為I0時，電容和電感的電流約為QI0

。電流諧振！28ff0Q值大Q值小+900f-90000f0Q值大Q值小CLRb1Rb2+-ReCe+VCCTCbLC并聯(lián)諧振電路中，在f=f0時，阻抗角為0，阻抗值最大。

當(dāng)f=f0時，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加相移為0。LC選頻放大電路→正弦波振蕩電路29C1是必要的嗎？特點：易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：1)是否存在四個組成部分2)放大電路是否能正常工作3)是否滿足相位條件4)是否可能滿足幅值條件

為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。必須有合適的同銘端！為什么用分立元件放大電路如何組成？二、變壓器反饋式振蕩電路30反饋電壓取自哪個線圈？反饋電壓的極性？必要嗎？

電感的三個抽頭分別接晶體管的三個極，故稱之為電感三點式電路。電路特點？三、電感反饋式振蕩電路31特點：耦合緊密，易振，振幅大，C用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。

由于電感對高頻信號呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。三、電感反饋式振蕩電路32

若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容減小到一定程度時，晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上，影響振蕩頻率。特點：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。與放大電路參數(shù)無關(guān)作用？四、電容反饋式振蕩電路33SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。壓電效應(yīng)和壓電振蕩：機械變形和電場的關(guān)系固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性感性阻性

一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的Q可達104～106；前者Δf/f為10－5，后者可達10－10～10－11。1.石英晶體的特點8.1.4石英晶體正弦波振蕩電路34①石英晶體工作在哪個區(qū)？②是哪種典型的正弦波振蕩電路？①石英晶體工作在哪個區(qū)？②兩級放大電路分別為哪種基本接法？③C1的作用？（1）并聯(lián)型電路（2）串聯(lián)型電路2.電路35改錯，使電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩同名端對嗎？放大電路能放大嗎？各電容的作用？36同名端？能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？“判振”時的注意事項：1.放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；2.斷開反饋，在斷開處加f=f0的輸入電壓；3.找出在哪個元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。三個電路有什么相同之處？這樣的電路形式有什么好處？37例8.1.2為使電路能產(chǎn)生正弦波振蕩，確定變壓器的同名端。短路共基放大電路耦合電容旁路電容38例8.1.3判斷電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩，若不能，改正錯誤，之能產(chǎn)生正弦波振蕩。不改變放大電路的基本接法。C1靜態(tài)C、B短路，Q點不合適缺RC，使C、E短路旁路電容電容三點式39一、集成運放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋集成運放工作在非線性區(qū)的特點1)凈輸入電流為02)uP>uN時，uO＝＋UOM

uP<uN時，uO＝－UOM8.2電壓比較器8.2.1概述40二、電壓比較器的功能：比較電壓的大小。廣泛用于各種報警電路。

4142溫度控制電路輸入電壓是連續(xù)的模擬信號；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。43三、電壓比較器的電壓傳輸特性閾值電壓UT

：使uO從UOH躍變?yōu)閁OL，或者從UOL躍變?yōu)閁OH的輸入電壓稱為閾值電壓，或轉(zhuǎn)折電壓，記作UT。電壓傳輸特性的三個要素：（1）輸出電壓高電平UOH和低電平UOL

；（2）閾值電壓UT

；（3）當(dāng)uI變化且經(jīng)過UT時，uO躍變的方向：是從UOHUOL

，還是從UOL

UOH

。44四、電壓比較器的種類（1）單限比較器：只有一個閾值電壓（3）窗口比較器：有兩個閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時輸出電壓躍變兩次。（2）滯回比較器：具有滯回特性輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷?58.2.2單限比較器一、過零比較器A－＋uOuIuO+UOM-UOM0uIA－＋uOuID1D2R閾值電壓UT=0VA－＋uOuIuO+UOM-UOM0uI

集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護集成運放的輸入端，需加輸入端限幅電路。46A－＋uOuIDZ1DZ2Ru’OA－＋uOuIDZ±UZR+UZ-UZuO0uI有限幅的過零比較器UOH＝UZ

UOL＝－UD

為使UOL接近0，怎么辦？鍺管47A－＋uOuIDZR有限幅的過零比較器uO＝±UZ（1）保護輸入端（2）加速集成運放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換電壓比較器的分析方法：（1）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；（2）寫出uP、uN的表達式，令uP＝uN，求解出的uI即為UT；（3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出電壓的躍變方向。48(1)通過研究集成運放輸出端所接的限幅電路來確定電壓比較器的輸出低電平UOL和輸出高電平UOH

；(2)寫出集成運放同相輸入端、反相輸入端電位up和uN的表達式，令uN=up

，解得的輸入電壓就是閾值電壓UT

；(3)uO在uI過UT時的躍變方向決定于uI作用于集成運放的哪個輸入端。當(dāng)uI從反相輸入端輸入(或通過電阻接反相輸入端)時，uI<UT

，uO=UOH

；uI>UT

，uO=UOL

。當(dāng)uI從同相輸入端輸入(或通過電阻接同相輸入端)時，uI<UT

，uO=UOL

；uI>UT

，uO=UOH

。歸納：分析電壓傳輸特性三個要素的方法：49二、一般單限比較器A－＋uOuIDZ±UZR1R2RUREFu’O利用疊加原理，集成運放反相輸入端的電位為令uP=uN=0，求出閾值電壓當(dāng)uI<UT時，uN<up

，所以u’O=+UOM

，uO=UOH=+UZ

；當(dāng)uI>UT時，uN>up

，所以u’O=-UOM

，uO=UOL=-UZ

。uO+UZ-UZ0uIUT50[例8.2.1]在圖(a)所示的電路中，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=±6V；在圖(b)所示電路中，R1=R2=5k，基準(zhǔn)電壓UREF=2V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=±5V；它們的輸入電壓為圖(c)所示的三角波。試畫出圖(a)所示電路的輸出電壓UO1和圖(b)所示電路的輸出電壓UO2。uI/V50-2-5t圖(c)解：由a圖可知，當(dāng)uI<0時，uO1=+UZ=6V；當(dāng)uI>0時，uO1=-UZ=-6V。當(dāng)uI<-2V時，uO1=+UZ=5V；當(dāng)uI>2V時，uO1=-UZ=-5V。圖(b)A－＋uO2uIDZ±UZR1R2RUREFu’O圖(a)A－＋uO1uIDZRuI/V50-5tuO1/Vt60-6t50-5uO2/V-2由b圖可知:51存在干擾時單限比較器的uI、uO

波形52A－＋uOuIR1DZ±UZR2R8.2.3滯回比較器令uP=uN，求出閾值電壓uO=±UZ。集成運放反相輸入端的電位uN=uI，同相輸入端的電位53A－＋uOuIR1DZ±UZR2RuO=±UZ。+UZ-UZuO0uI+UT-UT

設(shè)uI＜－UT，則uN＜uP，uO＝+UZ。此時uP＝+UT，增大uI，直至+UT，再增大，uO才從+UZ躍變?yōu)椋璘Z。

設(shè)uI＞+UT，則uN＞uP，uO＝－UZ。此時uP＝－UT，減小uI，直至－UT，再減小，uO才從－UZ躍變?yōu)?UZ。54uO/V9-90t[例8.2.2]在圖(a)所示的電路中，已知R1=50k，R2=100k，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓±UZ=±9V，輸入電壓uI的波形如圖(b)所示，試畫出uO的波形。解：輸出高電平和低電平分別為±UZ=±9V，閾值電壓uI/V3-30t圖（b）圖（a）A－＋uOuIR1DZ±UZR2RuO9-90uI+3-355uiuo561.若要電壓傳輸特性曲線左右移動，則應(yīng)如何修改電路？討論：如何改變滯回比較器的電壓傳輸特性2.若要電壓傳輸特性曲線上下移動，則應(yīng)如何修改電路？3.若要改變輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓的躍變方向，則應(yīng)如何修改電路？改變輸出限幅電路57A－＋uOuIDZ±UZR1R2RUREF同相輸入端的電位令uP=uN，求出閾值電壓uOUT2UT10uI588.2.4窗口比較器uOuID1A1－＋D2R1A2＋－URHURLuO1uO2R2DZuOUOHUOL0URLURHuI當(dāng)uI>URH時，uO1=－uO2=UOM，D1導(dǎo)通，D2截止；uO=UZ。當(dāng)uI<URL時，uO2=－uO1=UOM，D2導(dǎo)通，D1截止；uO=UZ

。當(dāng)URL<uI<URH時，uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截止；uO=0。59結(jié)論：(1)在電壓比較器中，集成運放多工作在非線性區(qū)，輸出電壓只有高電平和低電平兩種可能的情況。(2)一般用電壓傳輸特性來描述輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。(3)電壓傳輸特性的三個要素是輸出電壓的高、低電平，閾值電壓和輸出電壓的躍變方向。輸出電壓的高、低電平?jīng)Q定于限幅電路；令uP=uN

所求出的uI就是閾值電壓；uI等于閾值電壓時輸出電壓的躍變方向決定于輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端。6061二、集成電壓比較器的基本接法1.通用型集成電壓比較器AD790

－＋12348765正電源同相輸入反相輸入負電源

鎖存控制

地

輸出

邏輯電源8.2.5集成電壓比較器一、集成電壓比較器的主要特點和分類特點：響應(yīng)速度快，傳輸時間短；可直接驅(qū)動TTL、CMOS等集成數(shù)字電路分類：按個數(shù)；按功能；按輸出方式62

－＋uOuNuP234675815100.1F0.1F+5V-5V

－＋uOuNuP234675815100.1F0.1F+5V+12V

－＋12348765正電源同相輸入反相輸入負電源

鎖存控制

地

輸出

邏輯電源1）單電源供電，邏輯電源為5V2）5V雙電源供電，邏輯電源為5V63

－＋uOuNuP234675810.1F0.1F+5V+15V0.1F-15V3）15V雙電源供電，邏輯電源為5V64過零比較器A－＋uOuIuO+UOM-UOM0uI閾值電壓UT=0VA－＋uOuIuO+UOM-UOM0uI65一般單限比較器A－＋uOuIDZ±UZR1R2RUREFu’OuO+UZ-UZ0uIUT66A－＋uOuIR1DZ±UZR2R

滯回比較器+UZ-UZuO0uI+UT-UTA－＋uOuIDZ±UZR1R2RUREFuOUT2UT10uI67窗口比較器uOuID1A1－＋D2R1A2＋－URHURLuO1uO2R2DZuOUOHUOL0URLURHuI688.3非正弦波發(fā)生電路非正弦波矩形波三角波鋸齒波尖頂波階梯波矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。69

輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)；若輸出為高電平時定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。一、基本組成部分

（1）輸出只有高電平和低電平兩種情況，稱為兩種狀態(tài)：開關(guān)電路。8.3.1矩形波發(fā)生電路（3）兩個狀態(tài)均維持一定的時間，決定振蕩頻率：延遲環(huán)節(jié)。因而采用電壓比較器。（2）自控，在輸出為某一狀態(tài)時孕育翻轉(zhuǎn)成另一狀態(tài)的條件：反饋網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)引入反饋。利用RC電路實現(xiàn)。70二、電路組成正向充電：uO（+UZ）→R3→C→地反向充電：地→C→R3→uO（－UZ）RC回路滯回比較器71三、工作原理：分析方法方法一：設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，看是否能自動翻轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。方法二：電路合閘通電，分析電路是否有兩個暫態(tài)，而無穩(wěn)態(tài)。

電容正向充電，t↑→uN↑，t→∞，uN→UZ；但當(dāng)uN＝+UT時，再增大，uO從+UZ躍變?yōu)?UZ，uP＝－UT，電路進入第二暫態(tài)。假設(shè)第一暫態(tài)：uO＝UZ，uP＝+UT。72三、工作原理：分析

電容反向充電，t↑→uN↓，t→∞，uN→-UZ；但當(dāng)uN＝－UT時，再減小，uO從-UZ躍變?yōu)?UZ，uP＝+UT，電路返回第一暫態(tài)。第二暫態(tài)：uO＝-UZ，uP＝-UT。73脈沖寬度四、波形分析74

正向充電和反向充電時間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。五、占空比可調(diào)電路為了占空比調(diào)節(jié)范圍大，R3應(yīng)如何取值？75A－＋uOuN(uC)DZ±UZR1R2R4R3CRW1D1D2RW2uC0-UTtuot0+UT-UZ+UZT1T2當(dāng)uO=+UZ時，uO通過RW1

、二極管D1、R3；對電容C充電，若忽略二極管導(dǎo)通時的等效電阻，則時間常數(shù)當(dāng)uO=-UZ時，uO通過RW2

、二極管D2、R3；對電容C放電，若忽略二極管導(dǎo)通時的等效電阻，則時間常數(shù)76[例8.3.1]在圖中所示電路中，已知R1=R2=25k，R3=5k

，RW=100k

，C=0.1F，±UZ=±8V。試求：（1）輸出電壓的幅值和振蕩頻率約為多少？（2）占空比的調(diào)節(jié)范圍約為多少？A－＋uOuN(uC)DZ±UZR1R2R4R3CRW1D1D2RW2uC0-UTtuot0+UT-UZ+UZT1T2解：（1）輸出電壓uO=±8V。振蕩周期振蕩頻率f=1/T≈83Hz（2）矩形波的寬度占空比T1/T≈0.045～0.9577

一、電路組成

用積分運算電路可將方波變?yōu)槿遣?。兩個RC環(huán)節(jié)實際電路將兩個RC環(huán)節(jié)合二為一為什么采用同相輸入的滯回比較器？uO要取代uC，必須改變輸入端。集成運放應(yīng)用電路的分析方法：化整為零（分塊），分析功能（每塊），統(tǒng)觀整體，性能估算8.3.2三角波發(fā)生電路78滯回比較器積分運算電路求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素

UOH=－UOL=UZ

，uI作用于集成運放的同相輸入端，求UT：二、工作原理79

合閘通電，通常C上電壓為0。設(shè)uO1↑→uP1↑→uO1↑↑，直至uO1

＝UZ（第一暫態(tài)）；積分電路反向積分，t↑→uO↓，一旦uO過－UT，uO1從＋UZ躍變?yōu)椋璘Z（第二暫態(tài)）

。積分電路正向積分，t↑→uO↑，一旦uO過＋UT，uO1從－UZ躍變?yōu)椋玌Z，返回第一暫態(tài)。重復(fù)上述過程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。

電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，uP1=?二、工作原理80三、波形分析及振蕩頻率積分電路正向積分時，uO1=-UZ

，起始值為-UT

，終了值為+UT

，積分時間為二分之一周期，811.R3應(yīng)大些？小些？2.RW的滑動端在最上端和最下端時的波形？≈T3.R3短路時的波形？8.3.3鋸齒波發(fā)生電路82A1－＋uO1DZ±UZR1R2R4A2－＋RuOCRWR3D1D28.3.3鋸齒波發(fā)生電路uO1tuot0+UZ-UZ-UT+UTt1t2T2t0T1設(shè)二極管導(dǎo)通時的等效電阻可忽略不計，電位器的滑動端移到最上端。當(dāng)uO1=+UZ時，D1導(dǎo)通，D2截止，輸出電壓的表達式當(dāng)uO1=-UZ時，D2導(dǎo)通，D1截止，輸出電壓的表達式83uItuot0+UIM-UIM0Au=1Au=-18.3.4波形變換電路一、三角形變鋸齒波電路A－＋R5=

RuoRf=

RR3=

R/2uIuCR2=

R/2R1=

RR4=

R/2

NPM當(dāng)開關(guān)斷開，uI同時作用于集成運放的反相輸入端和同相輸入端，根據(jù)虛短和虛斷的概念當(dāng)開關(guān)閉合時，集成運放的反相輸入端和同相輸入端為虛地，uN=uP=0，電阻R2中電流為零，等效電路是反相比例運算電路，因此uCM20pF100k84二、三角波變正弦波電路1.濾波法低通濾波電路uouIuItuot00將三角波按傅立葉級數(shù)展開低通濾波器的通帶截止頻率應(yīng)大于基波頻率小于三次諧波頻率。85u/UImaxt00.11.00.90.80.70.60.50.40.30.2002505007009002.折線法應(yīng)采用比例系數(shù)可以自動調(diào)節(jié)的運算電路uIA－＋R7uoRRfD1D2D3D1’D2’D3’R1R2R3R1’R2’R3’R4R5R6R4’R5’R6’-VCC(-15V)+VCC(+15V)u1u2u3u1’u2’u3’當(dāng)|uI|<0.3Um時，uo=-uI，比例系數(shù)的值86uI(uI<0)A－＋R7uo(uo>0)RRfD1R1R4-VCC(-15V)iRiD1iR1iR4當(dāng)0.3Um<|uI|<0.56Um時，D1導(dǎo)通，等效電路如圖所示。若忽略二極管的正向電阻，則N點的電流方程為根據(jù)曲線所示，|uo|≈0.89uI。合理選擇R4

，使選擇R1≈0.89R

，就可得到|uo|≈0.89uI

。從而比例系數(shù)隨著uI逐漸降低，uo逐漸升高，D2、D3依次導(dǎo)通，等效反饋電阻逐漸減小，比例系數(shù)的數(shù)值依次約為0.77、0.63。當(dāng)uI從負的峰值逐漸增大時，D3

、D2、D1依次截止，比例系數(shù)的數(shù)值依次約為0.63、0.77、0.89、1。878.3.5函數(shù)發(fā)生器C電壓比較器I電壓比較器II三角波變正弦波電路緩沖電路I緩沖電路II觸發(fā)器I2IIS2IS1uCuO4uO5S+VCC-VEERL③②⑨⑩⑥11ICL8038——一種可以同時產(chǎn)生方波、三角波和正弦波的專用集成電路。一、電路結(jié)構(gòu)uOUOHU0L0uI1/3VCCuIuOUOHU0L02/3VCC0111保持不變保持不變101000/QQ/RS88uC0tUo5(/R)t0+1/3VCCUOLUOH+2/3VCCtUo4(S)UOH0UOLtQUOH0UOLC電壓比較器I電壓比較器II三角波變正弦波電路緩沖電路I緩沖電路II觸發(fā)器I2IIS2IS1uCuO4uO5S+VCC-VEERL③②⑨⑩⑥11ICL80380111保持不變保持不變101000/QQ/RS二、工作原理89三、性能特點四、常用接法123414768正弦波失真度調(diào)整正弦波輸出三角波輸出占空比及頻率調(diào)整

矩形波輸出5913121110{+VCC調(diào)頻偏置電壓調(diào)頻電壓輸入端外接電容-VEE或地正弦波失真度調(diào)整ICL8038ICL80381011122396547883kRL10kRBRA+VCC-VEE/地u9u3u2u2u3u990ICL803810111223965478100kRL10kRBRA+VCC-VEE/地u9u3u2RW1ku3u9u2ICL803810111223965478100kRL10k+VCC-VEEu9u3u2RW11k110k10k100kRW2RA4.7kRB4.7k10k20k0.1F918.4利用集成運放實現(xiàn)的信號轉(zhuǎn)換電路8.4.1電壓—電流轉(zhuǎn)換電路A－＋uIR’RLRiLi1一、電壓—電流轉(zhuǎn)換電路A1－＋uO1uIR4R2R3iOR1A2－＋ROuO2N1P1N2P2RL由于電路引入負反饋，uN=uP=0，負載電流R1=R2=R3=R4=R92二、電流—電壓轉(zhuǎn)換電路A－＋uORRfRSiFiSRLRi938.4.2精密整流電路DR++--uIuO0概念：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，稱為整流。精密整流電路的功能是將微弱的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。iu0tUon0tuIuO10tuO20t940tuIuO0