1、9 4非正弦波信号产生电路非正弦信号 矩形波 三角波 锯齿波 尖脉冲 阶梯波 等等 非正弦信号并非由不同频率分量的正弦信号叠加 而是通过一定的电子技术和电路结构来完成的 注意 非正弦信号 不能用相量法进行分析 运放不能用虚短的概念来分析 9 4 1电压比较器电压比较器 对两个输入电压进行大小比较 在输出端用高低电平给出比较结果 若将高低电平看成 开 关 则电压比较器就具有开关特性 运放构成的电压比较器中 运放或是开环结构 或是 正反馈 闭环结构 1 单门限 阈值 电压比较器 简单电压比较器 1 基本电路及工作原理 运放开环 图 a 当v1 v2时 输出vo为 饱和 高电平 反之则为 饱和 低电
2、平 图 b VREF为参考电压 当vi1 vREF时 输出vo为高电平 反之则为低电平 2 传输特性 以图 b为例 说明 电路的开关转换点电平 也称为 阈值电平 或 门槛电平 为VREF 由于vi只有一个阈值 因此这种电路称为 单门限 阈值 电压比较器 若输入信号对换 则传输特性反之 如虚线所示 中间的过渡过程可忽略 U D 3 过零比较器若使VREF 0 则上述电路就成为 过零比较器 它可用于检测输入信号vi的过零状态 其传输特性只要将上述图中的纵坐标平移VREF即可得到 过零比较器可将输入的正弦波转换成方波 4 限幅措施和保护措施为防止输入信号过大损坏集成运放 除了在比较器的输入回路中串联
3、电阻外 还可在集成运放的两输入端间并联两个正反相接的二极管 在输出端加接稳压管和 或 二极管 可对输出端起限幅保护作用 见图示 U D 2 迟滞比较器 施密特触发器 1 电路及特点 如图 正反馈闭环电路 可加速变化 缩短开关转换的过渡过程 使输出上下边沿更陡 波形更好 2 传输特性开关转换电平为vp 设电流如图所示 可解得 vo具有正负两个饱和值 所以开关转换电平为 VT 和VT 当vi由小向大变化时 在经过VT 输出vo由高饱和电平转换为低饱和电平 当vi由大向小变化时 在经过VT 输出vo由低饱和电平转换为高饱和电平 传输特性见下图 U D VT 称为 上触发电平 VT 称为 下触发电平
4、迟滞回路的回差 与简单比较器相比 施密特触发器具有抗干扰能力强的特点 所以常常用于整形 抗干扰的场合 如图例 U D 9 4 3方波产生电路方波产生电路又称为 多谐振荡器 具有非常丰富的谐波 方波是矩形波的一种 占空比为50 而且是产生其它多种非正弦波电路的基础 1 基本电路 电路具备了非正弦波产生电路的基本部分 延迟比较器作为开关环节 VREF 0 反馈延迟环节 Rf和C U D 上触发电平是 下触发电平是 正值 负值 2 振荡原理分析设初始条件 vC 0 vo为高电平vo 这时的上触发电平是 VT vo 通过Rf对电容充电 vC U D 这时电容开始通过Rf向vo 放电vC 当vC VT
5、时 穿过VT 时 施密特触发器输出由高电平转换为低电平vo 这时的下触发电平是 VT 当vC VT 时 穿过VT 时 施密特触发器输出由高电平转换为低电平vo vo 又开始通过Rf向电容充电 重复前一个周期的工作状态 周而复始 根据以上分析 可画出相应的输入输出波形图 U D 说明 由于充放电时间常数相等 RfC 且 vo vo 所以产生的矩形波是占空比为50 的方波 3 计算振荡周期 频率 这是一阶动态电路 可用三要素法求解 振荡频率为 4 占空比可调的矩形波产生电路当上述电路中充放电的时间常数不同时 则电路将产生占空比不同的矩形波 调节RW 就可改变充放电的时间常数 充电时 Rf RW1
6、C 放电时 Rf RW2 C 这时应分别计算充电周期T1和放电周期T2 振荡周期为 T T1 T2 U D 9 4 4三角波产生电路简介在方波产生电路中 vC的波形近似于三角波 一般不用 1 电路构成 2 振荡原理简介设vo1为高电平vZ 积分器输出vo由正向负线性变化 vp1也随之向下 当穿过零点时 vo1转换为低电平 vZ 积分器输出vo由负向正线性变化 vp1也随之向上 当穿过零点时 vo1又转换为高电平vZ 周而复始形成振荡 波形见上图 U D 初始状态 虚地 U D 3 特点 改变R4 C 可改变上升和下降的斜率 因此可用以调节频率 用积分器输出做迟滞比较器的输入 相当于整体反馈 可使vo幅值稳定 否则vo幅值会随方波信号的频率变化 该电路既能输出三角波 vo 也能输出方波 vo1
