波形的發(fā)生與信號(hào)的轉(zhuǎn)換

第九章波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換§9.1非正弦波發(fā)生電路一、常見的非正弦波二、矩形波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路五、波形變換電路一、常見的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(guò)波形變換得到其它波形。通過(guò)什么電路可將矩形波變?yōu)槠渌鼛追N波形？二、矩形波發(fā)生電路

輸出無(wú)穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫態(tài)；若輸出為高電平時(shí)定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。1.基本組成部分

（1）開關(guān)電路：因?yàn)檩敵鲋挥懈唠娖胶偷碗娖絻煞N情況，即兩個(gè)暫態(tài)；故采用電壓比較器。

（2）反饋網(wǎng)絡(luò)：因需自控，在輸出為某一暫態(tài)時(shí)孕育翻轉(zhuǎn)成另一暫態(tài)的條件，故應(yīng)引入反饋。

（3）延遲環(huán)節(jié)：要使兩個(gè)暫態(tài)均維持一定的時(shí)間，故采用RC環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，從而決定振蕩頻率。2.電路組成正向充電：

uO（+UZ）→R→C→地反向充電：地→C→R→uO（－UZ）RC回路滯回比較器3.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(dòng)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(gè)暫態(tài)，而無(wú)穩(wěn)態(tài)。

設(shè)合閘通電時(shí)電容上電壓為0，uO上升，則產(chǎn)生正反饋過(guò)程：

uO↑→uP↑→uO↑↑，直至uO＝UZ，uP＝+UT，為第一暫態(tài)。3.工作原理：

電容正向充電，t↑→uN↑，t→∞，uN

→UZ；但當(dāng)uN

＝+UT時(shí)，再增大，uO從+UZ躍變?yōu)椋璘Z，uP＝－UT，電路進(jìn)入第二暫態(tài)。

電容反向充電，t↑→uN↓，t→∞，uN

→－UZ；但當(dāng)uN

＝－UT時(shí)，再減小，uO從－UZ躍變?yōu)?UZ，uP＝+UT，電路返回第一暫態(tài)。第一暫態(tài)：uO＝UZ，uP＝+UT。脈沖寬度4.波形分析5.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？

正向充電和反向充電時(shí)間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。三、三角波發(fā)生電路

1.電路組成用積分運(yùn)算電路可將方波變?yōu)槿遣?。兩個(gè)RC環(huán)節(jié)實(shí)際電路將兩個(gè)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(yùn)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2.工作原理滯回比較器積分運(yùn)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(yùn)放的同相輸入端，求UT：

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(guò)－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(guò)＋UT，uO1從－UZ躍變?yōu)椋玌Z，返回第一暫態(tài)。重復(fù)上述過(guò)程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。

電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)，uP1=?三角波發(fā)生電路的振蕩原理3.波形分析

如何調(diào)整三角波的幅值和頻率？怎樣修改可獲得鋸齒波？“理性地調(diào)試”：哪些參數(shù)與幅值有關(guān)？哪些參數(shù)與頻率有關(guān)？先調(diào)哪個(gè)參數(shù)？T/2四、鋸齒波發(fā)生電路1.R3應(yīng)大些？小些？2.RW的滑動(dòng)端在最上端和最下端時(shí)的波形？≈T3.R3短路時(shí)的波形？若由輸入電壓確定，則將電壓轉(zhuǎn)換為頻率五、波形變換電路1.利用基本電路實(shí)現(xiàn)波形變換

正弦波變方波、變矩形波、變二倍頻，方波變?nèi)遣ǎ遣ㄗ兎讲?，固定頻率的三角波變正弦波如何得到？利用電子開關(guān)改變比例系數(shù)2.三角波變鋸齒波：二倍頻

三角波用傅立葉級(jí)數(shù)展開，除基波外，還含有3次、5次……諧波。3.三角波變正弦波若輸入信號(hào)的頻率變化不大，則可用濾波法實(shí)現(xiàn)。范圍是什么？若輸入信號(hào)的頻率變化較大，則可用折線法實(shí)現(xiàn)。為什么一般的整流電路不能作為精密的信號(hào)處理電路？三、精密整流電路

若uImax<Uon，則在uI的整個(gè)周期中uO始終為零；若uImax>Uon

，則uO僅在大于Uon近似為uI，失真。精密整流電路是信號(hào)處理電路，不是電源中AC-DC的能量轉(zhuǎn)換電路；實(shí)現(xiàn)微小信號(hào)的整流。設(shè)R＝Rf

對(duì)于將二極管和晶體管作電子開關(guān)的集成運(yùn)放應(yīng)用電路，在分析電路時(shí)，首先應(yīng)判斷管子相當(dāng)于開關(guān)閉合還是斷開，它們的狀態(tài)往往決定于輸入信號(hào)或輸出信號(hào)的極性。精密整流電路的組成半波整流，若加uI的負(fù)半周，則實(shí)現(xiàn)全波整流為什么是精密整流？全波精密整流電路二倍頻三角波絕對(duì)值運(yùn)算電路§9.2

正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成二、RC正弦波振蕩電路三、LC正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1.正弦波振蕩的條件無(wú)外加信號(hào)，輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。與負(fù)反饋放大電路振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定頻率f0的信號(hào)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(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。。1.正弦波振蕩的條件

一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即幅值平衡條件相位平衡條件起振條件：

要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在合閘通電時(shí)對(duì)于f=f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿足起振條件。3.基本組成部分1)放大電路：放大作用2)正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件3)選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4)非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅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(diǎn)，信號(hào)是否可能正常傳遞，沒(méi)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。常合二為一4、分析方法相位條件的判斷方法：瞬時(shí)極性法

斷開反饋，在斷開處給放大電路加f＝f0的信號(hào)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？5.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：1兆赫以下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)定二、RC

正弦波振蕩電路1.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段高頻段在頻率從0～∞中必有一個(gè)頻率f0，φF＝0o。RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當(dāng)f=f0時(shí)，不但φ=0，且最大，為1/3。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(jí)共射放大電路？2.電路組成

應(yīng)為RC串并聯(lián)網(wǎng)路配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻趨于無(wú)窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。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(fù)反饋，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對(duì)f0影響小3.

RC橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。

因同相比例運(yùn)算電路有非常好的線性度，故R或Rf

用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。文氏橋振蕩器的特點(diǎn)？以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)、并引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，一對(duì)頂點(diǎn)作為輸出電壓，一