《模擬電子技術(shù)》-第8章 波形發(fā)生電路.ppt

1、,模擬電子技術(shù)第8章波形發(fā)生電路,范立南 恩莉 代紅艷 李雪飛 中國(guó)水利水電出版社,8.1正弦波振蕩電路 8.2 非正弦波振蕩電路 8.3波形變換電路,波形發(fā)生電路在組成和參數(shù)選擇上必須保證能產(chǎn)生自激振蕩，從而為電子線路和設(shè)備提供正弦波和非正弦波（例如矩形波、三角波和鋸齒波等）信號(hào)。自激振蕩是指在沒(méi)有外加信號(hào)的條件下，在電路內(nèi)部自發(fā)地產(chǎn)生某一頻率和幅度的振蕩波形的現(xiàn)象，自激振蕩所產(chǎn)生的交流信號(hào)波形可以是正弦波，也可以是非正弦波。產(chǎn)生正弦波的自激振蕩電路叫做“正弦波振蕩電路”。產(chǎn)生非正弦波的自激振蕩電路可分別叫做“矩形波發(fā)生電路”、“鋸齒波發(fā)生電路”和“脈沖發(fā)生電路”等。,8.1正弦波振蕩電路,

2、正弦波振蕩電路是一種基本的模擬電路，它是在沒(méi)有外加輸入信號(hào)的情況下，依靠電路自激振蕩而產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。正弦波振蕩在量測(cè)、遙控、通信、自動(dòng)控制、熱處理和超聲波電焊等加工設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),1、自激振蕩條件,正反饋放大電路的方框圖如圖8.1所示。,圖8.1正反饋放大電路的方框圖,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),由圖8.1可得，,又因?yàn)?所以有,于是得到,（8-1）,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),式（8-1）是在人為引入正反饋的放大電路中能維持等幅自激振蕩的平衡條件。因?yàn)?、 是復(fù)數(shù)，所以式（8-1）包含相位平衡條件和幅值平衡條件。 （1）

3、產(chǎn)生自激振蕩的相位平衡條件 由式（8-1）得,（n為整數(shù)）,（8-2）,（2）產(chǎn)生自激振蕩的幅值平衡條件,由式（8-1）得,（8-3）,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),起振和穩(wěn)幅,自激振蕩的起振條件,（8-4）,振蕩頻率 的信號(hào)經(jīng)過(guò)圖8.1中虛線所示的環(huán)路，如果此時(shí)電路滿足正反饋的條件，且反饋信號(hào)大于凈輸入信號(hào)，則輸出信號(hào)就會(huì)由小到大建立起來(lái) 。,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),自激振蕩一旦建立起來(lái)，振蕩電路的輸出信號(hào)的幅值就將逐漸增大，當(dāng)增大到一定程度后，放大電路部分中的管子就會(huì)接近甚至進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，輸出波形就會(huì)失真，所以要在電路中設(shè)有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，使輸出信號(hào)的幅值增大到一定大小以

4、后，電路滿足 ，保持等幅振蕩。,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),3、基本組成部分,一般應(yīng)包括以下幾個(gè)基本組成部分：,（1）放大電路。,（2）反饋網(wǎng)絡(luò)。,（3）選頻網(wǎng)絡(luò)。,（4）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),4、分析方法,判斷能否產(chǎn)生正弦波振蕩的一般方法和步驟是：,（1）檢查電路是否具有放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)等。,（2）檢查放大電路是否能夠正常放大，即是否有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)且動(dòng)態(tài)信號(hào)是否能夠輸入、輸出和放大。,（3）利用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件。,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),具體方法是：在合適的地方（K點(diǎn)）將振蕩電路斷開，使之成為放大電路

5、和反饋網(wǎng)絡(luò)，如圖8.2所示。,圖8.2正弦波振蕩電路的振蕩條件分析示意圖,在斷開處給放大電路加頻率為f0的輸入信號(hào) ，并且給定其瞬時(shí)極性，然后以 的極性為依據(jù)，判斷出 和 的極性，計(jì)算是否滿足 ，若滿足，電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩，否則電路不可能產(chǎn)生正弦波振蕩。,8.1.1正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),（4）若電路滿足相位平衡條件，還要分析是否滿足幅值條件，即是否滿足起振條件。,5、分類,正弦波振蕩電路按組成選頻網(wǎng)絡(luò)的元件類型不同可分為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。,8.1.2RC正弦波振蕩電路,RC正弦波振蕩電路有RC串并聯(lián)式振蕩電路，移相式振蕩電路和雙T網(wǎng)絡(luò)振蕩

6、電路。,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路如圖8.3所示。,圖8.3RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路又稱橋式正弦波振蕩電路。,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,（1）RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò),選頻網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓為 ，輸出電壓為 ，則,通常選取， ，,則,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,整理，可得,令 ，代入上式，得出,（8-5）,由式（8-5）可得,（8-6）,（8-7）,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,由式（8-6）和式（8-7）可知，當(dāng),或,（8-8）,時(shí)，幅頻響應(yīng)的幅值最大，即,（8-9）,而相頻響應(yīng)的相位角為零，即,（8-10）,1、RC串并聯(lián)式正

7、弦波振蕩電路,根據(jù)式（8-6）和式（8-7）畫出的幅頻特性和相頻特性如圖8.4（a）（b）所示。,（a）,（b）,（a）幅頻特性 （b）相頻特性 圖8.4RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率特性,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,（2）RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路分析,圖8.3所示的RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路，在a點(diǎn)斷開，,當(dāng) 時(shí)，有,電路滿足自激振蕩的相位條件。,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,若放大電路的電壓放大倍數(shù)A=3，則有 AF=1，此時(shí)電路又滿足自激振蕩的幅值條件。,因此，該振蕩電路對(duì)頻率為 的信號(hào)可以產(chǎn)生自激振蕩，輸出頻率為 的正弦信號(hào)，且 。,為使上述電路能夠起振，應(yīng)該使放大電路的電壓放大倍數(shù)

8、A3，以滿足起振條件AF1,由于放大電路為同相比例運(yùn)算電路，則,（8-11）,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,電路起振后， 具有負(fù)溫度特性，穩(wěn)定振蕩電路的正弦信號(hào)輸出幅值。,在回路中串聯(lián)兩個(gè)并聯(lián)的二極管的非線性環(huán)節(jié)，如圖8.5所示。,圖8.5利用二極管作為非線性環(huán)節(jié),此時(shí)比例系數(shù)為,（8-12）,1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,（3）振蕩頻率可調(diào)的RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路,圖8.6振蕩頻率可調(diào)的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò),用雙層波段開關(guān)接不 同的電容，作為振蕩頻率的粗調(diào)；用同軸電位器實(shí)現(xiàn)頻率的微調(diào)，該電路振蕩頻率的可調(diào)范圍能夠從幾赫茲到幾百千赫。,例8.1.1,RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路如圖7所示。

9、 （1）說(shuō)明電路由哪幾部分組成？各具什么作用？ （2）當(dāng)R=16k，C=0.01F時(shí)，振蕩頻率f為多大？ （3）滿足什么條件電路才能起振？,圖7 例8.1.1的圖,例8.1.1,解：（1）電路由三部分組成： 運(yùn)算放大器作為放大環(huán)節(jié)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大。 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在電路中作為反饋通道兼有選頻的作用，是一種正反饋的組態(tài)。 電阻Rf、Rt構(gòu)成負(fù)反饋支路，其組態(tài)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，主要起穩(wěn)定振蕩電路工作的作用。這些作用包括穩(wěn)定電路的電壓放大倍數(shù)、振蕩幅度；使輸出電阻下降，提高電路的帶負(fù)載能力；使輸入電阻增加，減小放大電路對(duì)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)性能的影響；減小輸出波形失真等。,例8.1.1,（2）當(dāng)R=16k

10、，C=0.01F時(shí)，振蕩頻率f為：,（3）在相位平衡條件滿足的前提下，幅度條件若能滿足,電路即能起振。,由于在0處的 ，故電壓放大倍數(shù)A的幅度 根據(jù)電路的電壓串聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)，可知其閉環(huán)增益A為,由此可知，只要 ，電路便能起振。,例8.1.2,用理想運(yùn)放組成的正弦波振蕩電路如圖8.8所示。圖中 為熱敏電阻，兩個(gè)電容C為雙連電容，即可同時(shí)調(diào)整其大小的電容器。,（1）試標(biāo)出運(yùn)放A的同相、反相端。 （2）說(shuō)明 的作用。 （3）要求振蕩頻率在500 Hz5000Hz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，試確定電容C的調(diào)整范圍。,圖8.8 例8.1.2的圖,例8.1.2,解：（1）運(yùn)放A的上端（接 一端）為反相端，而下端為同相

11、端。,（2）熱敏電阻 起穩(wěn)幅作用。,（3）當(dāng)頻率為500 Hz時(shí)，電容C的最大值為,當(dāng)頻率為5000Hz時(shí)，C的最小值為,因此，雙連電容C的調(diào)整范圍為0.0318F0.318F。,2、RC移相式正弦波振蕩電路,圖8.9所示為正弦波振蕩電路。它是由一級(jí)反相比例運(yùn)算電路和三節(jié)超前RC相移電路構(gòu)成。,圖8.9 RC移相式正弦波振蕩電路,2、RC移相式正弦波振蕩電路,為了判斷該電路能否滿足相位平衡條件，可以在a點(diǎn)斷開，并加輸入信號(hào) ，可知 ，若 ，則說(shuō)明該電路滿足相位平衡條件，可能產(chǎn)生正弦波振蕩。,圖8.10超前RC相移電路,超前RC相移電路重畫于圖8.10,一節(jié)RC電路的最大相移不超過(guò) ,實(shí)際上至少

12、需要三節(jié)超前RC相移電路，才能使 ，圖8.9滿足 ， 滿足振蕩的相位平衡條件 。,可以證明，該電路的振蕩頻率為,或,（8-13）,3、RC正弦波振蕩電路的適用范圍,RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率與R、C的乘積成反比，如果希望提高它的振蕩頻率，必須減小R和C的數(shù)值。而減小R將使放大電路的負(fù)載加重，減小C也不能超過(guò)一定的限度，否則振蕩頻率將受寄生電容的影響而不穩(wěn)定，此外，普通集成運(yùn)放的帶寬較窄，也限制了振蕩頻率的提高。因此由集成運(yùn)放構(gòu)成的RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率一般不超過(guò)1MHz。因此，當(dāng)振蕩頻率較高時(shí)，應(yīng)選用LC正弦波振蕩電路。,8.1.3LC正弦波振蕩電路1、LC并聯(lián)電路的選頻特性,圖8.1

13、1是最簡(jiǎn)單的LC并聯(lián)電路。,圖8.11 LC并聯(lián)電路,1、LC并聯(lián)電路的選頻特性,R為電感和電路的其他損耗總的等效電阻，其值很小，則LC并聯(lián)電路的等效阻抗為,（8-14）,由于 ，所以,（8-15）,1、LC并聯(lián)電路的選頻特性,由式（8-15）可知，當(dāng) 時(shí)電路發(fā)生并聯(lián)諧振，并且有以下特點(diǎn)：,（1）諧振頻率為,或,（8-16）,（2）電路的等效阻抗為純阻性，且其值最大，即,（8-17）,式中Q稱為回路的品質(zhì)因數(shù)，其值為,（8-18）,1、LC并聯(lián)電路的選頻特性,將式（8-18）代入式（8-15），可得復(fù)阻抗Z的幅頻特性為,（8-19）,復(fù)阻抗Z的相頻特性為,（8-20）,1、LC并聯(lián)電路的選頻特

14、性,復(fù)阻抗Z的幅頻特性曲線和相頻特性曲線如圖8.12所示。,（a）Z的幅頻特性曲線 （b）Z的相頻特性曲線 圖8.12復(fù)阻抗Z的頻率特性,1、LC并聯(lián)電路的選頻特性,以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載，如圖8.13所示，,圖8.13選頻放大電路,電路的電壓放大倍數(shù)為,（8-21）,根據(jù)引入反饋的方式不同，LC正弦波振蕩電路分為變壓器反饋式振蕩電路、電感反饋式振蕩電路和電容反饋式振蕩電路。,2、變壓器反饋式振蕩電路,變壓器反饋式振蕩電路如圖8.14所示。,圖8.14變壓器反饋式振蕩電路,說(shuō)明電路引入的是正反饋，電路滿足自激振蕩的相位平衡條件。,2、變壓器反饋式振蕩電路,其振蕩頻率為,（8

15、-22）,振蕩電路的起振條件為,（8-23）,式中 為三極管b、e間的等效電阻，M為互感， 是折合到諧振回路中的等效總損耗電阻。,變壓器反饋式振蕩頻率的穩(wěn)定性不高,3、電感反饋式振蕩電路,電感反饋式振蕩電路又稱電感三點(diǎn)式振蕩電路，電路如圖8.15所示。,圖8.15電感反饋式振蕩電路,滿足相位平衡條件，可能發(fā)生正弦波振蕩,3、電感反饋式振蕩電路,其振蕩頻率為,（8-24）,（8-25）,式中 為折合到三極管集電極和發(fā)射極間的等效并聯(lián)總損耗電阻。,電感反饋式振蕩電路輸出波形中常含有高次諧波，使輸出波形變差。,4、電容反饋式振蕩電路,電容反饋式振蕩電路又稱電容三點(diǎn)式振蕩電路如圖8.16所示。,圖8.

16、16電容反饋式振蕩電路,即,故電路滿足正弦波振蕩的條件，可能發(fā)生振蕩。,4、電容反饋式振蕩電路,振蕩頻率為,（8-26）,式中,為回路的總電容。起振條件為,（8-27）,式中 為折合到三極管集電極和發(fā)射極間的等效并聯(lián)總損耗電阻,電容反饋式振蕩電路的振蕩頻率可高達(dá)100MHz以上,4、電容反饋式振蕩電路,但是應(yīng)該注意，調(diào)節(jié)電容C1或C2可以改變振蕩頻率，但同時(shí)會(huì)影響起振條件，因此這種電路適于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。如果要改變頻率，可給電感L串聯(lián)一個(gè)可變電容來(lái)調(diào)節(jié)頻率，如圖8.17所示。,圖8.17電容反饋式改進(jìn)電路,例8.1.3,圖8.18 所示電路為各種LC正弦波振蕩電路，試判斷它們是否可能振蕩，

17、若不能振蕩，試修改電路。,圖8.18 例8.1.3的圖,(a),(b),(c),(d),(e),(f),例8.1.3,解：圖（a）不能正常工作。應(yīng)加隔直電容。將右側(cè)線圈的同名端改在下方時(shí)，電路才滿足相位平衡條件。修改后的電路示于圖(d)中，,圖（b）不能正常工作。由于反饋量被短接至地，因此應(yīng)將原圖中的電容Ce去掉，修改后的電路示于圖(e)中。,圖（c）不能正常工作。電感對(duì)直流信號(hào)相當(dāng)于短路，故三極管發(fā)射極電位UE等于電源電壓Vcc，這樣三極管便不能正常工作，因此在圖（f）中三極管發(fā)射極和電感之間接有隔直電容C以實(shí)現(xiàn)隔離直流量并使交流信號(hào)能順利通過(guò)的目的。,例8.1.4,電路如圖8.19所示，圖

18、中Cb為旁路電容，C1為耦合電容，對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。為使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說(shuō)明變壓器原邊線圈和副邊線圈的同名端。,圖8.19 例8.1.4的圖,N1的下端（與集電極相連的一端）與N2的上端（與T的發(fā)射極相連的一端）為同名端。,8.1.4 石英晶體正弦波振蕩電路1、石英晶體振蕩器的電特性,石英晶體示意圖如圖8.20所示。,圖8.20石英晶體示意圖,1、石英晶體振蕩器的電特性,石英晶體的等效電路如圖8.21（a）所示,（a）等效電路 （b）幅頻特性 圖8.21石英晶體的等效電路及其幅頻特性,1、石英晶體振蕩器的電特性,對(duì)于圖8.21（a）所示等效電路，當(dāng)忽略電阻R時(shí)，有,（8-28）

19、,整理后，得到,（8-29）,則,（8-30）,1、石英晶體振蕩器的電特性,阻抗Z的幅頻特性如圖8.21（b）所示。,當(dāng) ，也即電路呈純阻性時(shí)，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，對(duì)應(yīng)的串聯(lián)諧振角頻率為 或 。當(dāng) 時(shí)， ，電路呈容性。當(dāng) 時(shí)， ，電路呈感性。,由于 ，因此 ?？梢姡挥性?這個(gè)很窄的頻帶內(nèi)，電路才呈感性，其余頻率下電路均呈容性。,1、石英晶體振蕩器的電特性,2石英晶體振蕩電路,利用石英晶體可以構(gòu)成并聯(lián)型和串聯(lián)型兩類振蕩電路。,（1）并聯(lián)型石英晶體振蕩電路如圖8.22所示。,圖8.22并聯(lián)型石英晶體振蕩電路,（2）串聯(lián)型石英晶體振蕩電路,圖8.23串聯(lián)型石英晶體振蕩電路,8.2 非正弦波振蕩電路,

20、在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進(jìn)行性能的測(cè)試以及信息的傳送，這些都離不開一定的波形作為測(cè)試和傳送的依據(jù)。在模擬系統(tǒng)中，經(jīng)常用到的波形除了前面講過(guò)的正弦波振蕩電路以外，還有矩形波、鋸齒波和三角波等。,8.2.1 非正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),非正弦波發(fā)生電路的基本工作原理,矩形波發(fā)生電路的原理圖如圖8.24（a）所示。,（a）原理圖 （b）矩形波 圖8.24矩形波發(fā)生電路的原理圖,在輸出端得到的矩形波，如圖圖8.24（b）的所示。,8.2.1 非正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),2、基本組成部分,非正弦波形發(fā)生電路應(yīng)有以下幾個(gè)基本組成部分： （1）具有開關(guān)特性的器件。 （2）反饋網(wǎng)絡(luò)。 （3）延遲環(huán)節(jié)。 （4

21、）如果要求產(chǎn)生三角波或鋸齒波，還應(yīng)加積分環(huán)節(jié)。,8.2.1 非正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識(shí),3、振蕩條件,非正弦波形發(fā)生電路的振蕩條件是：無(wú)論開關(guān)器伴的輸出電壓為高電平或低電平，如果經(jīng)過(guò)一定的延遲時(shí)間后可使開關(guān)器件的輸出改變狀態(tài)，便能產(chǎn)生周期性的振蕩。否則不能振蕩。,分析非正弦波發(fā)生電路能否發(fā)生振蕩的基本方法是： （1）檢查非正弦波發(fā)生電路的組成環(huán)節(jié)是否具有作為開關(guān)的器件、反饋網(wǎng)絡(luò)和延遲環(huán)節(jié)等。 （2）分析它是否滿足非正弦波的振蕩條件。,4、分析方法,8.2.2 矩形波發(fā)生電路,矩形波有兩種：一種是輸出電壓處于高電平和低電平的時(shí)間相等，叫“方波”；另一種是輸出電壓處于高電平和低電平的時(shí)間不等，叫“

22、矩形波”。下面先介紹方波發(fā)生電路，再介紹矩形波發(fā)生電路。,1方波發(fā)生電路,（1）電路結(jié)構(gòu),方波發(fā)生電路如圖8.25所示。,圖8.25方波發(fā)生電路,1方波發(fā)生電路,（2）工作原理,滯回比較器的輸出電壓為 ，則運(yùn)放同相輸入端 ，考慮到滯回比較器翻轉(zhuǎn)時(shí)有 所以可得滯回比較器的上、下門限電壓分別為,（8-31）,（8-32）,因而電壓傳輸特性如圖8.26所示。,圖8.26電壓傳輸特性,1方波發(fā)生電路,的波形和電容器充、放電時(shí) 的波形如圖8.27所示。,圖8.27方波發(fā)生電路的波形圖,1方波發(fā)生電路,（3）振蕩周期,由圖8.27的波形可以看出，uc的值從t1時(shí)刻的UT+下降到t2時(shí)刻的UT-所需要的時(shí)間

23、就是振蕩周期的一半，即,（8-33）,而,（8-34）,其中,1方波發(fā)生電路,將這些值代入式（8-34），得,（8-35）,式中 ，且 。當(dāng) 時(shí)， ，即,于是,解此方程可得,（8-36）,2、矩形波發(fā)生電路,矩形波發(fā)生電路如圖8.28所示。,圖8.28矩形波發(fā)生電路,2、矩形波發(fā)生電路,若忽略二極管D1和D2導(dǎo)通時(shí)的管壓降，則電容器充電的時(shí)間常數(shù)為RC，而放電的時(shí)間常數(shù)為RC。由式（8-36）可得，輸出電壓處于高電平的時(shí)間（即電容器充電的時(shí)間）為,（8-37）,輸出電壓處于低電平的時(shí)間（即電容器放電的時(shí)間）為,（8-38）,2、矩形波發(fā)生電路,若選擇RCRC，則T1T2。此時(shí)輸出電壓和電容器電

24、壓的波形如圖8.29所示。,圖8.29矩形發(fā)生電路的波形圖,輸出波形的周期T=T1+T2。通常把 叫做“占空比”。利用式（8-37）和（8-38）可得,（8-39）,2、矩形波發(fā)生電路,為了能夠靈活地調(diào)節(jié)占空比可以采用如圖8.30所示電路，這里，電容器充電的時(shí)間為,圖8.30占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路,2、矩形波發(fā)生電路,電容器充電的時(shí)間為,（8-40）,電容器放電的時(shí)間為,（8-41）,輸出波形的周期為,（8-42）,例8.2.1,在圖8.30所示電路中，已知 ， , 試求： （1）輸出電壓的幅值和振蕩頻率為多少？ （2）占空比的調(diào)節(jié)范圍約為多少？,解：（1）輸出電壓,振蕩周期,振蕩頻率,例

25、8.2.1,（2）,T1的最大值為,所以，占空比為,8.2.3三角波發(fā)生電路1電路的組成,只要將方波電壓作為積分運(yùn)算電路的輸入，在積分運(yùn)算電路的輸出就得到三角波電壓，如圖8.31（a）所示。,（a）電路 （b）波形 圖8.31采用波形變換的方法得到三角波,當(dāng)方波發(fā)生電路的輸出電壓 時(shí)，積分運(yùn)算電路的輸出電壓Uo將線性下降；而當(dāng) 時(shí)，Uo將線性上升。波形如圖8.31（b）所示。,1電路的組成,在實(shí)用電路中，一般不采用上述波形變換的手段獲得三角波，而是將方波發(fā)生電路中的RC充、放電回路用積分運(yùn)算電路來(lái)取代，滯回比較器和積分電路的輸出互為另一個(gè)電路的輸入，如圖8.32所示。,圖8.32三角波發(fā)生電路

26、,2工作原理,滯回比較器的輸出電壓 ，它的輸入電壓是積分電路的輸出電壓，根據(jù)疊加原理有,（8-43）,（8-44）,將 代入式（8-44），可以分別求出上、下門限電壓為,（8-45）,（8-46）,2工作原理,假定接通電源后，比較器的輸出 ，則門限電壓為UT-。Uo1經(jīng)R4向電容器C充電，Uo(=Up1)線性下降，當(dāng)Uo下降到下門限電壓UT-時(shí)，使 ，比較器的輸出Uo1從+Uz跳變到-Uz，同時(shí)，門限電壓上跳到UT+，以后Uo1=-Uz使電容器C經(jīng)R4放電， Uo(=Up1)線性上升，當(dāng)Uo上到上門限電壓UT+時(shí)，使 ，比較器的輸出Uo1又從-Uz跳變到+Uz ，如此周而復(fù)始，就產(chǎn)生了振蕩。,

27、2工作原理,由以上分析可知，Uo是三角波，幅值為UT；UO1是方波，幅值為Uz。波形圖如圖8.33所示。因此，也稱圖8.32所示電路為三角波方波發(fā)生電路。,圖8.33三角波方波發(fā)生電路的波形圖,3、振蕩周期,（8-47）,（8-48）,將式（8-45）和（8-46）代入式（8-48），整理后可得振蕩周期為,（8-49）,振蕩頻率為,（8-50）,8.2.4鋸齒波發(fā)生電路1、電路結(jié)構(gòu),鋸齒波發(fā)生電路 如圖8.34所示,圖8.34鋸齒波發(fā)生電路,2、工作原理,當(dāng)比較器的輸出電壓為 時(shí)，Uo1經(jīng)R4、D1和R向C充電，時(shí)間常數(shù)為(R4+R)C（設(shè)二極管的內(nèi)阻可忽略不計(jì)）。當(dāng)比較器的輸出電壓為 時(shí)，U

28、o1使C經(jīng)R4、D2和R放電，時(shí)間常數(shù)為(R4+R)C。若選取RR，則積分電路的輸出波形的上升速率小于下降速率，其波形如圖8.35所示。,圖8.35鋸齒波發(fā)生電路的波形圖,3、振蕩周期,鋸齒波的下降時(shí)間為,（8-51）,鋸齒波的上升時(shí)間為,（8-52）,所以振蕩周期為,（8-53）,根據(jù)T1和T的表達(dá)式，可得的占空比為,（8-54）,利用,8.3波形變換電路,從三角波和鋸齒波發(fā)生電路的分析可知，這些電路構(gòu)成的基本思路是將一種形狀的波形變換成另一種形狀的波形，即實(shí)現(xiàn)波形變換。只是由于電路中兩個(gè)組成部分的輸出互為另一部分的輸入，因此產(chǎn)生了自激振蕩。實(shí)際上，也可以利用基本電路來(lái)實(shí)現(xiàn)波形的變換。比如前面講過(guò)的，可以利用積分電路將方波變?yōu)槿遣?，利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榫匦尾ǖ鹊?。而本?jié)所介紹的是采用特殊方法實(shí)現(xiàn)的三角波變鋸齒波電路和三角波變正弦波電路。,8.3.1三角波變鋸齒波電路1、電路結(jié)構(gòu),三角波變鋸齒波電路如圖8.36所示。,圖8.36三角波變鋸齒波電路,圖中R1=R5=Rf=R，R2=R3=R4=R/2，UI 端輸入三角波電壓，Uc端輸入控制電壓。,2、工作原理,Uc與UI的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖8.36所示。,根據(jù)虛短和虛斷的概念有,（8-55）,列N點(diǎn)電流方程,（8-56）,將R1=R、R2=R/2、Rf=R及式（8-55）代入，解得,（8-57）,2、工作原理,當(dāng)Uc變?yōu)?/p>