第9章 波形发生电路模拟电子技术（第三版）教学课件.ppt

第9章 波形发生电路模拟电子技术（第三版）模 拟 电 子 技 术第第 9 9章章 波形产生电路波形产生电路9.1概述概述9.2正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.3非正弦波振荡电路非正弦波振荡电路模 拟 电 子 技 术教学基本要求教学基本要求掌握：掌握：1、正弦波振荡器的振荡条件、组成、分类、正弦波振荡器的振荡条件、组成、分类 2、RC桥式振荡器的工作原理、分析方法桥式振荡器的工作原理、分析方法 理解：理解：1、LC正弦波振荡器的组成、振荡的判断、频正弦波振荡器的组成、振荡的判断、频率的计算率的计算 2、非正弦波产生电路的组成、工作原理、波形、非正弦波产生电路的组成、工作原理、波形分析分析了解：了解：1、石英晶体的基本知识：晶体振荡器的组成原、石英晶体的基本知识：晶体振荡器的组成原则和典型电路。则和典型电路。2、集成函数发生器芯片、集成函数发生器芯片模 拟 电 子 技 术9.1概述概述信号产生电路信号产生电路(振荡器振荡器Oscillators)分类：分类：正弦波产生电路正弦波产生电路:非正弦波产生电路：非正弦波产生电路：方波、方波、三角波、三角波、锯齿波等锯齿波等主要性主要性能要求：能要求：输出信号的输出信号的幅度准确稳定幅度准确稳定输出信号的输出信号的频率准确稳定频率准确稳定正弦波正弦波应用：应用：用于电子仪器、通信、自动控制等用于电子仪器、通信、自动控制等模 拟 电 子 技 术9.2.1 9.2.1 正弦波振荡电路的基本工作原理正弦波振荡电路的基本工作原理9.2正弦波振荡电路正弦波振荡电路1 1产生正弦波振荡的平衡条件产生正弦波振荡的平衡条件AF模 拟 电 子 技 术FA电路稳定振荡的条件电路稳定振荡的条件 模 拟 电 子 技 术1 1）幅值）幅值平衡条件平衡条件n=0,1,2,2 2）相位平衡条件（相位平衡条件（正反馈正反馈）负反馈中产生自激振荡的条件是什么？与负反馈中产生自激振荡的条件是什么？与正弦波振荡器的振荡条件有何区别？为什正弦波振荡器的振荡条件有何区别？为什么？么？产生正弦波振荡的幅值平衡条件和相位平衡条件产生正弦波振荡的幅值平衡条件和相位平衡条件 模 拟 电 子 技 术2 2振荡的建立和稳定振荡的建立和稳定 起振条件起振条件uf 起振起振稳幅稳幅 微弱的电扰动中，某一频微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放率成分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。大，则产生正弦振荡。AF模 拟 电 子 技 术输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。值由小逐渐增大直至稳幅。很多种频率很多种频率频率逐渐变频率逐渐变为单一为单一振幅越来越大振幅越来越大趋于稳幅趋于稳幅模 拟 电 子 技 术电路如何从起振到稳幅？电路如何从起振到稳幅？AF稳定的稳定的振幅振幅非线性环节非线性环节的必要性！的必要性！模 拟 电 子 技 术3正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成1)放大电路：放大作用放大电路：放大作用2)正反馈网络：满足相位条件正反馈网络：满足相位条件3)选频网络：确定选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡保证电路产生正弦波振荡4)非线性环节（稳幅环节）：稳幅非线性环节（稳幅环节）：稳幅常合二为一常合二为一4.4.判断电路能否产生正弦波的分析方法判断电路能否产生正弦波的分析方法:1)是否存在主要组成部分；是否存在主要组成部分；2)放大电路能否正常工作，即是否有合适的放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路信号是否可能正常传递，没有被短路或断路；3)是否满足相位条件，即是否存在是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡，是否可能振荡；4)是否满足幅值条件，即是否一定振荡。是否满足幅值条件，即是否一定振荡。模 拟 电 子 技 术相位条件的判断方法：瞬时极性法瞬时极性法 在多数正弦波振荡电路在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和中，输出量、净输入量和反馈量均为电压量。反馈量均为电压量。断开反馈，在断开处给放大电路加断开反馈，在断开处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui，且规且规定其极性，然后根据定其极性，然后根据 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf的极性的极性若若Uf与与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。可能产生自激振荡。极性？极性？模 拟 电 子 技 术5.5.正弦波产生电路的分类正弦波产生电路的分类常用选频网络所用常用选频网络所用的的元件分类元件分类：1)RC正弦波振荡电路：正弦波振荡电路：1兆赫兆赫以下以下2)LC正弦波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百千赫千赫几百几百兆赫兆赫3)石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定模 拟 电 子 技 术1.RC串并联选频网络串并联选频网络2.RC桥式振荡器桥式振荡器9.2.2RC正弦波振荡电正弦波振荡电路路3.RC相移式正弦振荡电路相移式正弦振荡电路模 拟 电 子 技 术1.RC串并联选频网络串并联选频网络电路组成电路组成:模 拟 电 子 技 术 Uf ,Uf超前超前Uo，相位角相位角.电路分析电路分析:（1）定性分析）定性分析 1 1）当频率较低时）当频率较低时 ，其电路近似为其电路近似为 Uo.+-RCUf+-.高通电路高通电路模 拟 电 子 技 术2 2）当频率较高时，）当频率较高时，其电路近似为低通电路，其电路近似为低通电路.UoRCUf+-.Uf ,Uf 滞后滞后Uo，相角相角.Uf.Uo.结论：结论：当频率为某值时，当频率为某值时，Uf 最大最大，Uf和和Uo同相，同相，所以该电路可以选频所以该电路可以选频.在频率从在频率从0中必有一个频率中必有一个频率f0，F0。模 拟 电 子 技 术（2）定量推导与频率特性）定量推导与频率特性其中其中模 拟 电 子 技 术式中式中:0=1/RC模 拟 电 子 技 术 0 Fu .0 f90-90 式中式中:0=1/RC当当 =0 时时 Fu=1/3.=0模 拟 电 子 技 术（3 3）电路组成电路组成1)是否可用共射放大电路？是否可用共射放大电路？2)是否可用共集放大电路？是否可用共集放大电路？3)是否可用共基放大电路？是否可用共基放大电路？4)是否可用两级共射放大电路？是否可用两级共射放大电路？不符合相位条件不符合相位条件不符合幅值条件不符合幅值条件输入电阻小、输出输入电阻小、输出电阻大，影响电阻大，影响f0 可引入电压串联负反馈，使可引入电压串联负反馈，使电压放大倍数大于电压放大倍数大于3，且，且Ri大、大、Ro小，对小，对f0影响小影响小 应为应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。的放大电路。模 拟 电 子 技 术2.RC桥式正弦振荡电路桥式正弦振荡电路（文氏桥振荡器）（文氏桥振荡器）（1）电路组成）电路组成（2）相位条件）相位条件模 拟 电 子 技 术由同相比例放大电路可知：由同相比例放大电路可知：由选频网络可知，当由选频网络可知，当 谐振时谐振时 由幅度起振条件由幅度起振条件结合上两式，可推出结合上两式，可推出 或或 （3）幅值条件）幅值条件即：即：才能满足起振条件才能满足起振条件 维持振荡的幅值平衡维持振荡的幅值平衡模 拟 电 子 技 术可选用可选用为负温度系数的热敏电阻为负温度系数的热敏电阻 利用二极管在流经它的电流增大时动态电阻利用二极管在流经它的电流增大时动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。线性环节，从而使输出电压稳定。为了稳定输出电压的幅值，一般应在电路中加入非线性环节为了稳定输出电压的幅值，一般应在电路中加入非线性环节 为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au 3，稳幅后 Au=3。（4）稳幅）稳幅（5）振荡频率）振荡频率 模 拟 电 子 技 术场效应管稳幅和频率连续可调电路场效应管稳幅和频率连续可调电路改变电容以粗调，改变电容以粗调，改变电位器滑动端改变电位器滑动端以微调。以微调。模 拟 电 子 技 术【例例9-1】：根据相位条件判断图：根据相位条件判断图9-6所示电路能否起振（假所示电路能否起振（假设电路可以满足起振的幅度条件），如能起振，计算该电路设电路可以满足起振的幅度条件），如能起振，计算该电路的振荡频率。的振荡频率。模 拟 电 子 技 术【例例9-9-2 2】：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路合理连接电路，组成文氏桥振荡电路模 拟 电 子 技 术3.RC相移式正弦振荡电路相移式正弦振荡电路（1）电路组成）电路组成 电路图电路图 相频特性相频特性模 拟 电 子 技 术（2）振荡频率的定量计算）振荡频率的定量计算产生振荡时，虚部为零，即：产生振荡时，虚部为零，即：所以：所以：振荡时反馈系数为：振荡时反馈系数为：为达到幅值平衡，应有：为达到幅值平衡，应有：相频特性相频特性:模 拟 电 子 技 术9.2.3LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.1.LCLC谐振回路的选频特性谐振回路的选频特性2.2.变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路3.3.LCLC三点式振荡电路三点式振荡电路4.4.改进型电容三点式振荡电路改进型电容三点式振荡电路模 拟 电 子 技 术1.1.LCLC谐振回路的选频特性谐振回路的选频特性串联谐振回路串联谐振回路并联谐振回路并联谐振回路LC谐振回路谐振回路(1)LC并联谐振回路并联谐振回路模 拟 电 子 技 术LrCIs.L 的等的等效损耗效损耗电阻电阻Z1)谐振频率谐振频率 f0模 拟 电 子 技 术2)谐振阻抗谐振阻抗 Z03)回路品质因数回路品质因数 Q 模 拟 电 子 技 术4)频率特性频率特性当当 时：时：0Z Z 0 Q 大大Q 小小幅频特性幅频特性相频特性相频特性模 拟 电 子 技 术 (2)(2)LC串联谐振回路串联谐振回路模 拟 电 子 技 术1)谐振频率谐振频率 f02)回路品质因数回路品质因数 Q 模 拟 电 子 技 术3)频率特性频率特性 幅频特性幅频特性相频特性相频特性模 拟 电 子 技 术1)串联电路谐振时，电路的阻抗最小，电流最大，要求串联电路谐振时，电路的阻抗最小，电流最大，要求信号源为恒压源，内阻为零。若为恒流源，电路则无法信号源为恒压源，内阻为零。若为恒流源，电路则无法谐振。谐振。(3)(3)LC串并联谐振回路的区别串并联谐振回路的区别2)并联电路谐振时，要求信号源内阻较大，为电流源。并联电路谐振时，要求信号源内阻较大，为电流源。若为恒压源，电路则无法谐振。若为恒压源，电路则无法谐振。3)相对相对LC串联谐振，并联谐振回路在实际应用中更多串联谐振，并联谐振回路在实际应用中更多一些。一些。4)LC正弦波振荡电路一般用分立元件组成。正弦波振荡电路一般用分立元件组成。模 拟 电 子 技 术2.2.变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路分析电路是否可能产生正弦波振分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤：荡的步骤：1)是否存在四个组成部分是否存在四个组成部分2)放大电路是否能正常工作放大电路是否能正常工作3)是否满足相位条件是否满足相位条件4)是否可能满足幅值条件是否可能满足幅值条件C1是必要的吗？是必要的吗？优点：易振，频率调节方便；优点：易振，频率调节方便；缺点：输出波形不太好；耦合不紧密，缺点：输出波形不太好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。损耗大，频率稳定性不高。为使为使N1、N2耦合紧密，将它们耦合紧密，将它们合二为一，组成电感反馈式电路。合二为一，组成电感反馈式电路。模 拟 电 子 技 术把并联把并联LC回路中的回路中的C或或L分成两个，则分成两个，则LC回路就回路就有三个端点。把这三个端点分别与有三个端点。把这三个端点分别与三极管的三个三极管的三个极极或者与或者与场效应管的三个电极场效应管的三个电极或者与或者与集成运放集成运放的的同相输入端、反相输入端、输出端同相输入端、反相输入端、输出端相连就形成了相连就形成了LC三点式正弦波发生电路。三点式正弦波发生电路。3.3.LCLC三点式振荡电路三点式振荡电路模 拟 电 子 技 术LC三点式正弦波发生电路的一般结构如下图所示。三点式正弦波发生电路的一般结构如下图所示。a）反相放大电路b）同相放大电路由电路可知整个电路的负载阻抗：运放输出电阻为(1)组成组成LC三点式振荡电路的规律三点式振荡电路的规律1)a图的推导图的推导模 拟 电 子 技 术无反馈时的无反馈时的因此因此其中，其中，a）反相放大式中式中Au0 为断开负载时的电压放大倍数。连上为断开负载时的电压放大倍数。连上负载后的放大倍数为负载后的放大倍数为Auo的的ZL/(r0+ZL)倍。倍。模 拟 电 子 技 术为了使电路振荡，应有，上式应为实数，分母的虚部应为零，即：进而可得:、上式说明，为了产生振荡，的符号必须相同，而必须与它们异号。模 拟 电 子 技 术所以得：b）同相放大2)b图的推导图的推导其中，其中，模 拟 电 子 技 术为了产生振荡，由上式可得：和因此，必须与异号。由于所以必然有：可得：X1与X2应该同号，而X3与X1、X2异号。结论：结论：在LC三点式正弦波发生电路中，为了满足振荡的相位平衡条件，同性质电抗的中点必须接集成运放的同相输入端（对应于三极管的发射极）模 拟 电 子 技 术(2)电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路 （a）电感三点式振荡电路）电感三点式振荡电路 （b）电感三点式振荡电路的交流通路）电感三点式振荡电路的交流通路 电路特点：电路特点：电感的三个抽头分别接晶体管的三个极，电感的三个抽头分别接晶体管的三个极，故称之为电感三点式电路。故称之为电感三点式电路。反馈电压取自哪个线圈？反馈电压取自哪个线圈？反馈电压的极性？反馈电压的极性？模 拟 电 子 技 术优点：优点：缺点：缺点：易起振易起振(L 间耦合紧间耦合紧)；易调节易调节(C 可调可调)。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。判断电路能否产生正弦波振荡：判断电路能否产生正弦波振荡：a.组成组成b.分析放大电路能否正常工作分析放大电路能否正常工作c.看反馈看反馈d.看幅度看幅度e.求振荡频率求振荡频率用途：用途：常用在对波形要求不高的设备中。如高频加热器，常用在对波形要求不高的设备中。如高频加热器，接收机的本机振荡器等。接收机的本机振荡器等。由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。模 拟 电 子 技 术【例例9-3】：如图所示电路是由共基极放大电路构成的电感反：如图所示电路是由共基极放大电路构成的电感反馈式正弦波振荡电路，因为共基极电路的高频特性较好，所馈式正弦波振荡电路，因为共基极电路的高频特性较好，所以这种电路形式的振荡频率可以做得更高。试用瞬时极性法以这种电路形式的振荡频率可以做得更高。试用瞬时极性法判断该电路是否满足相位起振条件。判断该电路是否满足相位起振条件。模 拟 电 子 技 术 【解解】：虽然图中的电路为共基：虽然图中的电路为共基组态，但从电路的任何地方开始组态，但从电路的任何地方开始标注瞬时极性都可以得到正确的标注瞬时极性都可以得到正确的结论。所以从比较习惯的基极输结论。所以从比较习惯的基极输入开始标注，如图中所示。入开始标注，如图中所示。由瞬时极性可知，该电路满足相由瞬时极性可知，该电路满足相位条件，因此该电路可以起振。位条件，因此该电路可以起振。输出振荡频率为输出振荡频率为 模 拟 电 子 技 术+VCCVRERB1RB2C CE EC CB BL LC C1 1C C2 2123(3)(3)电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路考毕兹振荡器考毕兹振荡器 (Colpitts)(Colpitts)模 拟 电 子 技 术缺点：缺点：2)V 极间电容影响极间电容影响 f01)调频时易停振调频时易停振 若要振荡频率高，则若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。的取值就要小。当当电容电容减小到一定程度减小到一定程度时时，晶体管的极间电容将，晶体管的极间电容将并联在并联在C1和和C2上，影响振荡频率。上，影响振荡频率。优点：优点：波形好波形好模 拟 电 子 技 术4.4.改进型改进型电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路与放大电路参数无关与放大电路参数无关特点：特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。模 拟 电 子 技 术9.2.4石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路1.1.石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性2.2.石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路模 拟 电 子 技 术(1)结构和符号结构和符号化学成分化学成分 SiO2结构结构晶片晶片涂银层涂银层焊点焊点符号符号1.1.石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性外形外形模 拟 电 子 技 术(2)压电效应压电效应石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性 （a）各向异性）各向异性 （b）具有压电效应）具有压电效应压电效应压电效应 在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。压电谐振压电谐振 当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会产生机械变形振动。产生机械变形振动。当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频率当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频率时，振幅急剧增加，这种现象称为压电谐振。时，振幅急剧增加，这种现象称为压电谐振。模 拟 电 子 技 术(3)等效电路等效电路rqC0CqLqLq 晶体的动态电感晶体的动态电感 (10-3 102 H)(大大)Cq 晶体的动态电容晶体的动态电容 (0.1 pF)(小小)rq 等效摩擦损耗电阻等效摩擦损耗电阻(小小)Co 晶片静态电容晶片静态电容 (几几 几十几十 pF)大大大大小小小小小小小小大大大大模 拟 电 子 技 术电路特点：电路特点：a.Lq很大，很大，Cq和和Rq很小。很小。b.Q很高，达很高，达104 4 106 c.频率稳定度（频率稳定度（）很高。）很高。三种振荡电路的频率稳定度比较：三种振荡电路的频率稳定度比较：RC振荡器振荡器 10-2-2LC振荡器振荡器 10-3-3 10-4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 10-9-9 10-11 模 拟 电 子 技 术(4)频率特性和谐振频率频率特性和谐振频率当忽略当忽略rq时，阻抗时，阻抗模 拟 电 子 技 术讨论：讨论：a.当当 时，时，X=0，电路发生串联谐振。电路发生串联谐振。串联谐振频率：串联谐振频率：当当 时，时，Z0，电路呈感性。，电路呈感性。模 拟 电 子 技 术b.当当 时，时，Z=，电路发生并联谐振。，电路发生并联谐振。并联谐振频率：并联谐振频率：模 拟 电 子 技 术由于由于 ，故，故 ，且，且 。模 拟 电 子 技 术由式子由式子画出石英晶体振荡器的电画出石英晶体振荡器的电抗频率特性：抗频率特性：fXfPfS容性容性感性可见：可见：当当 时，电路呈感性。时，电路呈感性。当当 或者或者 时，电路呈容性。时，电路呈容性。模 拟 电 子 技 术两种基本形式两种基本形式 （2 2）并联型石英晶体振荡器）并联型石英晶体振荡器 2.2.石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 （1 1）串联型石英晶体振荡器）串联型石英晶体振荡器 模 拟 电 子 技 术（1）并联型电路并联型电路 石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？是哪种典型的正弦波振荡是哪种典型的正弦波振荡电路？电路？（2）串联型电路串联型电路 石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？两级放大电路分别为哪种两级放大电路分别为哪种基本接法？基本接法？C1的作用？的作用？模 拟 电 子 技 术【例例9-4】:改错，使电路有可能产生正弦波振荡改错，使电路有可能产生正弦波振荡同名端对吗？同名端对吗？放大电路能放大吗？放大电路能放大吗？各电容的作用？各电容的作用？模 拟 电 子 技 术【例例9-5】:三个电路有什么相同之处？这样的电路形式有什三个电路有什么相同之处？这样的电路形式有什么好处？么好处？“判振判振”时的注意事项：时的注意事项：1.放大电路必须能够正常工作，放大电路的基本接法；放大电路必须能够正常工作，放大电路的基本接法；2.断开反馈，在断开处加断开反馈，在断开处加 f=f0的输入电压；的输入电压；3.找出在哪个元件上获得反馈电压，是否能取代输入电压。找出在哪个元件上获得反馈电压，是否能取代输入电压。能产生正弦能产生正弦波振荡吗？波振荡吗？模 拟 电 子 技 术9.3非非正弦波信号发生电路正弦波信号发生电路9.3.2 矩形波发生电路矩形波发生电路9.3.3三角波发生电路三角波发生电路9.3.4锯齿波发生电路锯齿波发生电路9.3.1 常见的常见的非正弦波非正弦波9.3.5集成函数发生电路集成函数发生电路模 拟 电 子 技 术矩形波矩形波三角波三角波锯齿波锯齿波尖顶波尖顶波阶梯波阶梯波矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。通过什么电路可将矩形波变为其它几种波形？通过什么电路可将矩形波变为其它几种波形？9.3.1 常见的常见的非正弦波非正弦波模 拟 电 子 技 术9.3.2矩形波发生电路矩形波发生电路 输出输出无稳态无稳态，有两个暂态有两个暂态；若输出为高电平时；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。1.1.基本组成部分基本组成部分 （1）开关电路）开关电路：因为输出只有高电平和低电平：因为输出只有高电平和低电平两种情况，即两个暂态；故采用电压比较器。两种情况，即两个暂态；故采用电压比较器。（2）反馈网络）反馈网络：因需自控，在输出为某一暂态：因需自控，在输出为某一暂态时孕育翻转成另一暂态的条件，故应引入反馈。时孕育翻转成另一暂态的条件，故应引入反馈。（3）延迟环节）延迟环节：要使两个暂态均维持一定的时：要使两个暂态均维持一定的时间，故采用间，故采用RC环节环节实现实现，从而决定振荡频率，从而决定振荡频率。模 拟 电 子 技 术2.电路组成电路组成（a）矩形波发生器电路）矩形波发生器电路 正向充电：正向充电：uO（+UZ）RC地地反向反向充充电电（放电）（放电）：地地C R uO（UZ）模 拟 电 子 技 术3.3.工作原理：分析方法工作原理：分析方法方法一：方法一：方法一：方法一：设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻转为另一暂态，并能再回到原暂态。转为另一暂态，并能再回到原暂态。方法二：方法二：方法二：方法二：电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无稳态。稳态。设合闸通电时电容上电压为设合闸通电时电容上电压为0，uO上升，则产生正反馈过程：上升，则产生正反馈过程：uO uP uO，直至，直至 uOUZ，uP+UT，为第一暂态。，为第一暂态。模 拟 电 子 技 术第一暂态第一暂态：uOUZ，uP+UT。电容正向充电，电容正向充电，t uC，t，uC UZ；但当但当uC+UT时，再增大，时，再增大，uO从从+UZ跃变为跃变为UZ，使使uPUT，电电路进入路进入第二暂态第二暂态。电容反向充电，电容反向充电，t uC，t，uC UZ；但当但当uN UT时，再减小，时，再减小，uO从从 UZ跃变为跃变为+UZ，使使uP+UT，电路电路返回第一暂态返回第一暂态。模 拟 电 子 技 术4.4.波形分析波形分析脉冲宽度脉冲宽度模 拟 电 子 技 术5.占空比占空比不为不为0.5的的电路电路模 拟 电 子 技 术6.改进的改进的占空比可调电路占空比可调电路模 拟 电 子 技 术9.3.3三角波发生电路三角波发生电路1.电路组成电路组成 用积分运算电路可将方波变为三角波。用积分运算电路可将方波变为三角波。两个两个RC环节环节uO要取代要取代uC，必须改变输入端。，必须改变输入端。实际电路将两个实际电路将两个RC 环节合二为一环节合二为一为什么采用同相输为什么采用同相输入的滞回比较器？入的滞回比较器？集成运放应用电路的分析方法：集成运放应用电路的分析方法：化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算模 拟 电 子 技 术2.2.工作原理工作原理滞回比较器滞回比较器积分运算电路积分运算电路求滞回比较器的电压传输特性：三要素求滞回比较器的电压传输特性：三要素 UO1 =UZ，uI作用于集成运放的同相输入端，求作用于集成运放的同相输入端，求 UT：模 拟 电 子 技 术3.3.三角波发生电路的振荡原理三角波发生电路的振荡原理 合闸通电，通常合闸通电，通常C 上电压为上电压为0。设。设uO1 uP1 uO1，直至，直至uO1 UZ（第一暂态第一暂态）；积分电路反向积分，）；积分电路反向积分，t uO，一旦，一旦uO过过 UT，uO1从从 UZ跃变为跃变为 UZ（第二暂态第二暂态）。积分电路正向积分，积分电路正向积分，t uO，一旦一旦uO过过 UT，uO1从从 UZ跃变为跃变为 UZ，返回第一暂态返回第一暂态。重复上述过程，产生周期。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。性的变化，即振荡。模 拟 电 子 技 术 4 4.波形分析波形分析 如何调整三角波的幅值和频率？如何调整三角波的幅值和频率？“理性地调试理性地调试”：哪：哪些参数与幅值有关？哪些参数与幅值有关？哪些参数与频率有关？先些参数与频率有关？先调哪个参数？调哪个参数？怎样修改可获得锯齿波？怎样修改可获得锯齿波？模 拟 电 子 技 术9.3.4锯齿波发生电路锯齿波发生电路模 拟 电 子 技 术1.R3应大些？小些？应大些？小些？2.右图波形是右图波形是RW的滑的滑动端在最上端和最下端动端在最上端和最下端时的波形？时的波形？模 拟 电 子 技 术【例例9-6】:设计实现设计实现将峰值为将峰值为1V1V、频率为、频率为100Hz100Hz的正弦波输入电压变换为的正弦波输入电压变换为峰值为峰值为5V5V、频率为、频率为200Hz200Hz锯齿波电压的电路锯齿波电压的电路。模 拟 电 子 技 术9.3.5 集成函数发生器集成函数发生器1ICL8038电路结构与工作原理电路结构与工作原理 模 拟 电 子 技 术 2常用接法常用接法ICL8038的管脚图的管脚图 模 拟 电 子 技 术（1）函数信号频率和占空比的调节）函数信号频率和占空比的调节 ICL8038典型应用典型应用 模 拟 电 子 技 术（2）正弦函数信号的失真度调节）正弦函数信号的失真度调节正弦波失真度调节电路正弦波失真度调节电路