1、电路与电子学,信息工程学院,第9章 信号的运算、处理及波形发生电路,本节主要讨论由集成运放构成的应用电路运算电路的特点和分析方法。为了简化分析并突出主要性能，通常把集成运放看成理想的，理想运算放大器(Ideal Operation Amplifier)应当满足下列条件。,开环差模电压放大倍数Aod 开环差模输入电阻rid 开环输出电阻ro0 输入偏置电流IIB1 = IIB2=0 失调电压和失调电流UIO=0、IIO=0 共模电压放大倍数AOC0 0dB带宽fC,(1)虚短：理想运放的两输入端之间的电压差为零，即Uid=U-U+=0，或U-=U+。这是因为受电源电压限制，输出电压Uo为有限值，
2、又因Aod，所以,集成运放的两个重要特点:,理想运放工作在线性区，利用它的理想参数可以导出下面两条重要结论。,(2)虚断：理想运放的两输入端不取电流，即I-=I+=0，这是因为Uid0，又因rid，所以,一般实际运放工作在线性区时，其参数很接近理想条件，也基本具备这两个特点，即有U-U+，I-I+0。 总之，U-U+，I-I+0是两条重要结论，用以分折各种运算放大器的线性应用电路。,9.1.1 比例电路,1.反相比例电路,电压并联负反馈电路,由于I-=I+=0，所以U+=0，因此有 U-=U+=0,9.1 运算电路,Rb称为输入平衡电阻，选择参数时，应使Rb=R1/Rf，使集成运放两个输入端的
3、外接电阻相等，确保其处于平衡对称的工作状态,如果Rf=R1，则输出电压与输入电压相位相反，大小相等，称为反相器。,反相比例电路是电压负反馈，理想情况下 Rof=0,输入电阻:,2.同相比例电路,理想情况下，存在U-=U+“虚短”关系，由于I-=I+=0，所以有 U+=UI,电路的输出电压与输入电压相位相同，大小成一定的比例关系同相比例运算。,同相比例电路是电压负反馈，理想情况下 Rof = 0 是串联负反馈，所以闭环输入电阻：,+,_,但Rf=0，或R1=，如图9.3所示，Af=1，即输出电压与输入电压大小相等相位相同，这种电路称为电压跟随器(Voltage Follower)。它具有很大的输
4、入电阻和很小的输出电阻，其作用与晶体管射极输出器相似。,9.1.2 加减运算电路,1. 加法电路,在理想情况下，存在U-=U+=0，Ii=0，因此可列出： IF = I1 + I2 + I3,If = I1 + I2 + I3 Uo = -IFRf,如果R1=R2=R3=R，,如果Rf = R， Uo= -(UI1+UI2+UI3),Rb=R1/R2/R3/Rf,要求用一反相加法器实现Y=(5X1+X2+4X3)运算，输入电阻不低于10k，选定电路中的各电阻。 解：将式Y=(5X1+X2+4X3)与比较得：,例9.1,选R1=20k，则Rf=100k，R2=100k，R3=25k。 Rb=R1
5、/R2/R3/Rf10k,2. 减法电路,理想情况下， Ii=0，U-=U+，I1=I2,若 R1=R3，R2=R4,输出电压与两个输入电压的差值UId=UI1UI2成正比，电路实现了差值运算。,差值运算放大器也称为差动运算放大器。UId称为差模信号，,输入电压UI1=UI2即输入信号无差值时，输出电压Uo=0，,差模放大倍数,电路对共模信号无放大作用，共模放大倍数为零。 差模放大器放大差模信号，抑制共模信号，不仅用来作减法运算，还广泛地应用于放大具有强烈共模干扰的微小信号。 只有满足R1=R3和R2=R4的条件，才能实现精确的差值运算，所以必须严格地选配电阻R1、R2、R3和R4。,另外，集
6、成运放两个输入端上存在共模电压，理想情况下，U-=U+，对于实际运放而言，共模抑制比KCMR为有限值，必将引起输出误差电压。 所以，在实际电路中，要提高电路运算精度，必须选用高KCMR的运算放大器。,9.1.3 积分运算电路和微分运算电路,1. 积分运算电路 积分电路(Integration Circuit)是模拟计算机中的基本单元，也是控制和测量系统中的重要单元。利用它的充放电过程可以实现延时、定时以及产生各种波形。,理想情况下U-=U+=0，,假设电容C上初始电压为零，则,即输出电压是输入电压对时间的积分，R1C称为积分时间常数。,假设输入信号的的波形如图9.8（a）所示，,uo,在uI=
7、UI (t1tt2)期间，,uO线性下降,在uI=0(tt2)期间，uO保持不变。,在实际积分电路中，uO将按图9.8(b)曲线的规律变化，这主要是因为实际集成运放的开环放大倍数和输入电阻不是无穷大，还有电容器C的漏电等原因造成的。,在电路结构上将积分电路中R1与C的位置互换，就组成微分器(Differentiator)，如图9.9所示。,2.微分运算电路,理想情况下，U-=U+=0，iC=if，所以有,即输出电压是输入电压的微分。RfC称为微分时间常数。,当输入阶跃电压时，t=0时，输出电压仍为一个有限值；随后由于电容C被充电，输出电压按指数规律衰减到零，如图9.10所示。,图9.9所示微分
8、电路在高频时，电容C的容抗变小，高频放大倍数增高，因而高频噪声和干扰所产生的影响比较严重，在实际微分电路中要采取一定的补偿措施。,9.1.4 对数和反对数运算电路,1.对数运算电路 利用二极管组成基本对数运算电路。理想情况下，可以列出,uO=uD,由二极管的伏安特性方程,两边取对数，得,输出电压与输入电压成对数关系。,2.反对数运算电路 反对数是对数的反运算，将图中的对数元件(二极管D或晶体管T)与电阻R1的位置互换，即构成反对数运算电路，如图9.12所示。,理想情况下，当输入电压为正时有：uI=uBE,输出电压与输入电压成指数关系。,9.1.5 乘除运算电路,广泛应用于信号处理、信号检测、通
9、信工程、自动控制等科学领域。 1.乘法运算电路 （1）对数式乘法器,在正常工作情况下，可以认为三极管T1、T2中集电极电流和uBE近似成指数关系，即,（2）变跨导式乘法器(Variable Trans-conductance Multiplier),若uBE1=uBE2，IS1=IS2，则,uO,gm随uY而变，因此这种电路被称为变跨导式乘法电路。 交流时，T3短路，uE1=uE2=0,所以,uO,（3）四象限模拟乘法器,图9.13所示电路虽然能完成两信号的相乘运算，但还不完善，例如uY极性必须为正，又必须大于发射结的死区电压，所以该电路只能用做二象限相乘(uX的极性可正可负)，不能适应四象限
10、相乘。K中含有UT，表明该电路受温度影响。,为了克服这些缺点，可以采用二级差动放大电路，实现uX和uY均可正可负的四象限乘法器(Four-Quadrant Multiplier)，原理电路如图9.14所示。,乘法器符号如图9.17所示。,利用集成模拟乘法器和集成运算放大器可组成除法、开方及平方等运算电路。 在通信设备中可作平衡调制器，同步检波器、鉴频器、混频器等； 在测量技术中可以进行单相功率测量、三相功率测量、功率因数的测量等； 此外还可以作为倍频器、压控滤波器等。,2. 除法运算电路,例9.2 利用模拟乘法器实现,KuYuO=uX,若以uO、uY作为模拟乘法器的两个输入电压，设法使乘法器的
11、输出电压与uX成正比例或二者的绝对值相等，便可以实现除法运算，电路如图9.18所示。,KuYuO=uZ,uZ=-uX,当R1=Rf,uX = -KuYuO,K0uY0,9.2 电压、电流变换电路,9.2.1 电压-电流变换器,目的：输入电压UI输出电流IO。 这是电流串联负反馈放大电路。理想情况下，U+=U-，I+=I-=0，所以有,负载上的输出电流IO与输入电压UI成正比。 缺点：负载不接地。,改进：负载RL接地。其中R3、R4和RL构成正反馈。,理想情况下，电路处于线性工作状态，U-=U+，I+=I-=0，有,负载电流IO和输入电压UI成正比，实现了线性变换。,9.2.2 电流-电压变换器
12、,目的：输入电流IS输出电压UO 。 电压并联负反馈电路。由图可得： UO=ISRF,输出电压UO与输入电流IS成正比，达到了电流-电压线性变换的目的。,若负载RL是固定不变的，则可得：,负载上的电流IO与输入电流IS成正比，所以该电路也可作为电流放大电路。,集成运算放大器的应用,有源滤波电路 电压比较器 正弦波振荡电路 非正弦波发生电路,9.3 有源滤波电路,滤波电路的功能是让指定频率范围内的信号通过，而将其余频率的信号加以抑制，或使其急剧衰减。因此滤波电路在各种预处理电路中几乎是必不可少的，有的甚至已成为测量仪器中的基本单元电路。,滤波电路种类很多，但从通带性质来分，主要有以下四种基本类型
13、： 低通滤波器(Low Pass Filter，简称LPF)； 高通滤波器(High Pass Filter，简称HPF)； 带通滤波器(Band Pass Filter，简称BPF)； 带阻滤波器(Band Elimination Filter，简称BEF)。,其理想特性如图9.21所示。,10-1,102,10-3,10-2,100,101,/0,通 带,阻 带,(a) 理想低通滤波器特性,Af(),其理想特性如图9.21所示。,阻,0,1,2,Af(),阻,通,(c) 带通滤波器理想特性,9.3.1 低通滤波器,低通滤波器用来通过低频信号，抑制或衰减高频信号。理想的低通滤波器的幅频特性如
14、图9.21 (a)所示。,10-3,10-2,10-1,100,101,102,/0,通 带,阻 带,(a) 理想低通滤波器特性,Af(),滤波电路增益或电压传递函数,通带(Pass band),阻带(Stop band),截止频率 (Cut off Frequency),简单二阶低通滤波电路如图9.22所示。,二阶低通滤波电路，0不是通带截止角频率。令p为通带截止角频率，按截止频率的定义=p时，,幅频特性,将图9.22中的电容C1的接地端接到集成运放的输出端，构成图9.24所示的二阶压控式低通滤波器。,阻尼系数,幅频特性,当0时,当=0时,即幅值下降了3dB，所以0就是电路的通带截止角频率；
15、,当=100时,说明阻带区里Af()以每十倍频40dB(100倍)的速度衰减。,Q值(Quality Factor)的大小主要影响Af()在0附近的情况，Q值越大，Af(0)越大。图9.24(b)中虚线画出了Q=2时的情况。 为使低通滤波电路的幅频特性更接近理想情况，可采用高阶低通滤波电路，通常采用将多个二阶或一阶低通滤波器串联起来构成。,9.3.2 高通滤波器,高通滤波电路用来通过高频信号，抑制或衰减低频信号，理想的高通滤波器幅频特性如图 9.21(b)所示。,为了得到较好的幅频特性，采用二阶压控型高通滤波器，电路如图9.25(a)所示。,幅频特性,9.3.3带通滤波器,带通滤波器只让某一频
16、段的信号通过，而将此频段以外的信号加以抑制或衰减，其理想幅频特性如图21(c)图所示。,9.3.3带通滤波器,设带通滤波器的通频带为Wbw=2-1。则它可被看成是以1为截止角频率的高通滤波器和以2为截止角频率的低通滤波器串接而成。其电路如图9.26所示。,注意Abw不同于Af，Af应小于3，否则电路不能稳定工作。图9.27画出了电路在不同Q值下的幅频特性。,如图9.28可见，Q值越大，带通滤波器通频带宽度越窄，选择性越好。,9.3.4 带阻滤波器,带阻滤波器是用来专门抑制某一频段的信号，而让该频段以外的所有信号通过，其理想幅频特性如图9.21(d)所示。,带阻滤波器可由一个高通和一个低通滤波器
17、并接，或者由带通滤波器与减法器相连而构成。,幅频特性,9.4 电压比较器,电压比较器(Voltage Comparator)的功能是比较两个电压值的大小。 它是信号处理和波形发生电路中常用的基本单元电路。电压比较器中的集成运放处于开环或正反馈状态，所以输出输入不是线性关系。,9.4.1简单电压比较器,简单电压比较器电路如图9.30(a)，UI为输入信号，UR为基准电压。,当uIUR时， UO=-UOm； uIUR时，UO=+UOm。,电压传输特性如图9.30(b)所示,如果UR=0，则称为过零比较器(Zero Crossing Comparator)。,R2,UR,uI,uO,R1,_,+,(
18、a)电路图,图9.30 简单电压比较器,如果希望减小比较器的输出幅值，可在比较器的输出回路加限幅(Clipping)电路。图9.31所示电路输出端就是利用稳压管的限幅电路。,防止输入信号过大损坏集成运放,简单电压比较器有两个缺点。 当实际集成运放的AOd不是非常大时，传输特性将如图9.30(b)中虚线所示，高低电平转换部分的陡度减小，使得比较器的灵敏度(Sensitivity)降低。,例如，若AOd=l03，UOm=l0V，则UI要比UR低l0mV时，输出才能达到+UOm；UI要比UR高l0mV时，UO才能达到-UOm。这意味UI与UR相差l0mV以内，该比较器不能很好地判断UI大小。,通常把
19、UI与UR相差的UI称为灵敏度，UI越小，比较器的灵敏度越高。为了提高灵敏度应选择电压放大倍数大、温漂小的精密集成运放。 抗干扰能力差。输入信号中夹杂噪声时，输出的状态可能随噪声翻转。特别是当灵敏度高时，使得UO时而为-UOm，时而为+UOm，导致比较器工作不稳定。为了提高抗干扰能力，可采用具有滞回特性的比较器(Regenerative Camparator)。,9.4.2具有滞回特性的比较器,常用的具有滞回特性比较器原理图示于图9.32(a)。,基准电压,箝制输出的高低电平,限流电阻,UB的值是随输出电压而改变的，输出为高电平时，uO=+UZ(忽略稳压管正向压降)，,输出为低电平时，uO=-
20、UZ，,假设开始时uO为正，uI由负向正变化，这时必须uIUB1，才能使uO由正翻转为负；uI由正向负变化时，因为这时uO为负，须uIUB2时，才能使uO由负翻转为正。于是产生图9.31(b)所示的滞回特性。UB1、UB2称为门限电压。U=UB1UB2称为回差。,图9.32 具有滞回特性的比较器,电路在翻转过程中通过R2和R3实现正反馈。例如，假设输出的起始状态为uO=+UZ，uI增加到等于UB1=FUZ，uO便要下降，这时就发生下面的正反馈过程：,直到uO=-UZ。这样，正反馈加速了翻转过程，使传输特性高低电位转换部分的陡度加大。,uO,UB,(uIUB),uO,如果图9.32(a)中R2的
21、一端不接地，而接一基准电压UR，则可通过改变UR的大小来控制门限电压的高低。,电路及参数如图9.33(a)所示。设UZ=5V，输入电压是振幅为5V的正弦波，如图9.33(b)所示。试画出输出电压的波形。,例2,当uI由负向正变化时，门限电压,解：,当uI向正变化到3.5V时，输出uO由正+5V跃变为-5V，直到UI向负变化到-1.5V时，uO由-5V跃变为+5V。画出uO的波形如图9.33(c)所示。,9.5 采样-保持电路,对连续变化的模拟信号等间隔地采样，在两次采样之间的时间间隔内则保持着前一次采样结束那一瞬时的信息，具有这种功能的电路称为采样-保持电路；其原理可由图9.34说明。,一个采
22、样-保持电路性能好坏的主要标志是：采样精度在采样时间内，输出波形跟踪输入信号的精确程度；保持精度在保持时间内，所保持的信息的恒定程度。,一种由集成运放组成的采样-保持电路原理图如图9.35所示。,9.6 正弦波振荡电路,正弦波振荡电路应用十分广泛，在科学研究、工业生产、医学、通信等领域都要用到。只是在不同的使用场合，对正弦波的频率、功率要求会有很大差别。 本节重点讨论利用正反馈构成正弦波振荡电路的相位平衡条件和幅值平衡条件，RC正弦波振荡电路的组成及工作原理。,9.6.1正弦振荡的平衡条件,负反馈放大电路的自激条件,振荡电路的振荡平衡条件,振荡电路的组成,放大环节 反馈网络 选频网络 (Fre
23、quency Selective Network) 通常振荡电路的反馈网络中含有参数合适的电抗元件。这样反馈网络既能完成反馈信号的功能，又能实现“选频”的目的。 稳幅环节 使振荡器幅值稳定且波形较好,9.6.2 RC正弦波振荡电路,RC正弦波振荡电路是由放大电路和电阻、电容构成的反馈网络组成。 本节主要介绍RC串并联式正弦波振荡电路，也称为文氏桥(Wien bridge)振荡电路。,1. RC串并联电路的频率特性,图9.37所示即为RC串并联电路。,通常取R1=R2=R，C1=C2=C,图9.38示出了这种RC串并联网络的幅频特性和相频特性。,2. RC串并联桥式振荡电路,图9.39为采用同相
24、端输入方式的集成运算放大器作为放大环节的RC串并联式振荡电路。,若R1=R2=R，C1=C2=C 则角频率0 ：,RC串并联网络的输出与输入同相，不产生相移。 满足了相位平衡条件,当=0时， 则满足振幅条件 ，要求：,即 R22R1,如何做到既能可靠起振，又能保证输出波形为较好的正弦波呢？ 可靠起振： 但如果 过分大就会使输出波形变坏。 因此，设法使起振时， 即 R22R1 平衡时， 即 R2=2R1,通常可以利用二极管或稳压管的非线性特性、场效应管的可变电阻特性或者热敏电阻等元件的非线性特性来自动幅。,RC串并联振荡电路存在的缺点： 受RC参数的影响，振荡频率较低。小于1MHz。 原因：电路
25、中存在分布电容。 若提高振荡频率，可以采用LC振荡电路，石英晶体振荡电路。,9.6.4 石英晶体振荡器,石英晶体(Crystal)是一种各向异性的结晶体，化学成分是二氧化硅(SiO2)。从一块晶体上接一定的方位角切下的薄片称为晶片，然后在晶片的两个对应表面上涂敷银层并装上一对金属板，就构成石英晶体产品若提高振荡频率，可以采用LC振荡电路，石英晶体振荡电路。 1.石英晶体的压电效应及其等效电路 石英晶片具有压电效应(Piezoelectric Effect)。叠在石英晶片的两个相对的面上加一个电压，晶片便会产生机械变形。相反，在晶片上施加机械压力(或拉力)，则晶片会在相应的方向上产生电压，这种现
26、象称为压电效应。,当在晶片的两个面上加交变电压时，晶片便因反复的机械变形而产生振动，而这种机械振动又会反过来产生交变电压 。 在一般情况下，晶片的机械振动及其所产生的交变电压都非常小，但在外加电压的频率为某个特定数值时，机械振动和它所产生的交变电压都会显著增大。这一现象称为压电谐振。 上述特定频率称为石英晶片的固有频率或谐振频率。,石英揩振器在电路图中的符号如图9.40(a)所示，中间是石英晶片，两边是两块金属夹板及相应引出线。它的压电现象可以用图9.40(b)所示等效电路来模拟。,当晶片不振动时，相当于一个平板电容Co；当晶片振动时，有一个机械振动的惯性，用电感L来等效；而晶片的弹性一般以电
27、容C来等效；晶片振动时的内部摩擦损耗则用R来等效。 电路中L、C、R和Co等参数决定于晶片的几何尺寸和切割方式，电路的谐振频率为谐振器的固有频率。 由于等效电路的参数只决定于晶体的几何尺寸，所以是十分稳定的，因此电路的谐振频率也十分稳定。,当频率比较低时，石英谐振器呈现容抗；频率为fs时，X=0；频率在fs和fp之间，X为感抗；频率为fp fp时，X为无穷大；频率高于fp时，X又为容抗。 fs为石英谐振器的串联谐振频率，称fp为石英谐振器的并联谐振频率。,2.石英晶体振荡电路,石英晶体振荡电路可以归结为两类，一类称为并联式，一类称为串联式。 fs为石英谐振器的串联谐振频率，称fp为石英谐振器的
28、并联谐振频率。 并联式：石英晶体的阻抗呈电感性，与外接电容器构成并联谐振，振荡频率在fs和fp之间 。 串联式石英晶体发生串联谐振，它呈纯阻性，振荡频率就等于fs。,由C1、C2和石英晶体构成并联谐振电路，这时石英晶体相当于电感，谐振频率必然处于石英谐振器的fs和fp之间 。 由于C1Cs，C2Cs，所以振荡频率主要取决于石英晶体与Cs的谐振频率。 其他元件和杂散参数对振荡频率的影响极微，故谐振频率很稳定。,图9.43示为一串联式石英晶体振荡龟路。 集成运放在这里作为电压比较器，输出uO为一方波，正、负幅值为集成运放最大限幅值Uom。输出经R1将全部直流输出电压负反馈于反相输入端，使比较器偏置
29、于线性区域。 晶体置于正反馈回路中， 工作于串联谐振，这时反 馈最强，最易振荡。,9.7 非正弦波发生电路,在脉冲和数字电路中矩形波、三角波、锯齿波等非正弦波被广泛应用。这些波形可以由电路自激产生，也可以由正弦波转换得来。 主要介绍由集成运放组成的方波、三角波和锯齿波发生电路。,9.7.1方波发生电路,图9.44示为一个简单的方波发生器。1.工作原理,电路接通电源的瞬间，假设开始时输出电压uO为正值uO=+UZ 则同相输入端门限电压,输出电压uO经过电阻Rf向C充电(充电电流方向如图中实线箭头所示)，uC按指数规律增长。,当uC上升到略高于uB1时，输出电压便翻转。 uO=-UZ 则同相输入端
30、门限电压,UZ,+,_,DZ,R1,R5,图9.44 方波发生器,uO,uC,R2,R3,R4,uB,+,_,(a) 电路图,Rf,C,电容器C经Rf放电(如图中虚线箭头所示)，uC按指数规律下降。,当uC降到略低于UB2时，输出电压再次翻转。uO=+UZ 如此周而复始，便在输出端得到了方波电压 。 如图9.45 (b)所示。,2.方波的周期T,当t=0时，uC(0)=UB2=-FUZ，uO=+UZ，t由0t1时，由-FUZ充电到+FUZ，充电时的等效电路如图9.45所示。 由电路可列出方程,解微分方程并代入初始条件得,t=t1时，C充电到uC=+FUZ，代入上式解出t1,C的充电回路和放电回
31、路相同，UB1=-UB2，因而输出方波是对称的，即 。所以 方波周期为,方波的频率为,表明方波的频率只与RfC和R2/R3有关。实际应用中常通过改变Rf来调节频率。,9.7.2 方波-三角波发生器,典型电路如图 9.46(a)所示，由滞回比较器和积分器构成。,A1同相端电位uB由uO1和uO2共同决定：,1.工作原理,当uB0时，A1输出为正，即uO1=+UZ； 当uB0时，则uO1=-UZ。,A2构成反相积分器，uO1为负时，uO2向正向变化；uO1为正时，uO2向负向变化。,假设接通电源时， uO1=-UZ ，uO2线性增加 ，若,则,当uO2上升到使uB略高于0V时，A1翻转成uO1=-
32、UZ。,如此周而复始，便可得到方波uO1和三角波uO2,三角波的峰值为,2.输出波形的频率,假设电位器Rw的滑动端在最上端，则uO1就是积分器的输入电压，uO1=-UZ,由图可见，周期T=4t1，t1是uO2由0积分到 所需的时间,由此可写出,所以周期,解得：,由此可写出,由上式可见，调节Rf、Cf和R2/R3均可改变振荡频率。 一般改变电容Cf作频率粗调，而用Rw作频率细调。,9.7.3锯齿波发生器,在方波-三角波发生器电路的基础上附加很少元件，使正、反两个方向的积分时间常数不等，就可得到锯齿波。,电路的工作原理与方波-三角波发生器基本上相同。只是增加了D和Rf2组成的支路之后，要考虑二极管
33、的单向导电性。,当uO1为正时，D导通，Rf2与Rf1并联(忽略二极管正向导通电阻)，A2反方向积分的时间常数为：(Rf2/Rf1)Cf。,当uO1为负时，二极管不导通，这条支路如同开路，A2正方向积分时间常数为Rf1Cf 。,电路正向积分时的时间常数大，uO2上升得慢，形成了锯齿波的正程；反向积分时的时间常数很小(Rf2Rf1)，uO2快速下降形成了锯齿波回程。,电路正向积分时的时间常数大，uO2上升得慢，形成了锯齿波的正程；反向积分时的时间常数很小(Rf2Rf1)，uO2快速下降。 图 9.48(b)中画出了uO1和uO2的波形。,9.7.4 压控振荡器,压控振荡器(简称VCO)是电压-频
34、率变换电路的一种，它的输出电压的频率可由外加电压来控制，输出的波形可以是正弦波、方波或三角波。,压控振荡器原理电路如图9.48所示。,由积分器A1，滞回比较器A2和开关S等组成。 开关S仅是示意图，实际上是由晶体管来完成开关作用的。,开关S受A2的输出电压uO的控制，这样就形成了一个闭环振荡系统。压控振荡器。,当uO为负时，S接向+U处，使A1输入电压为+U；,若uO为正时，则S接向-U处，使A1输入电压为-U。,设开始时uO为-UZ，此时A1的输入为+U，它经R对C充电，使积分器A1的输出电压uO1逐渐线性地下降。,此时A2同相输入端的电压为,当uO1下降到略低此值后，uO将翻转为+UZ。 此时开关S转向-U，A1输入为-U 。,此时A2同相输入端的电压为,此时A1的输入为-U，它经R对C充电，但电压极性相反，uO1线性上升。,当uO1上升到略高此值后，uO又翻转为-UZ，S转向+U。,三角形的幅值为,周而复始，在A1输出端的电压uO1为对称三角形。,A2的输出电压uO波形为对称方波。 方波的幅值为UZ。 波形见下图所示。,对于积分器A1,计算振荡频率。,在0t1期间，ui1=U时，则有,在这期间uO1由 下降到,即,解出,因此得振荡频率为,压控振荡器的用途较广。 应用于各种测试设备和控制系统，也是锁相技术中的关键部件。,
