模電ppt課件 第九章 信號產(chǎn)生電路

第九章波形產(chǎn)生和變換電壓比較器非正弦波產(chǎn)生電路方波發(fā)生器方波三角波發(fā)生器波形變換電路簡單電壓比較器滯回比較器窗口比較器三態(tài)比較器9.1電壓比較器電壓比較器功能功能:

比較兩個電壓的大小比較結(jié)果以輸出高或低電平來表示用集成運(yùn)放和電阻、二極管等放構(gòu)成集成電壓比較器電壓比較器中運(yùn)放的工作特點1.工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)

2.

大多數(shù)情況下工作在非線性區(qū)域,輸出與輸入不成線性關(guān)系,只有在臨界情況下才能使用虛短,虛斷概念3.

輸出高電平或者低電平,呈現(xiàn)為開關(guān)狀態(tài)V+>V–時,Vo為高V+<V–時,Vo為低比較器的分析方法1.求出閾值:輸出從一個電平跳變到另一個電平時（這時運(yùn)放的兩個輸入端之間可視為虛短虛斷）所對應(yīng)的輸入電壓值。2.分析輸入與輸出的關(guān)系,畫出傳輸特性9.2.1簡單電壓比較器過零比較器：

過零電壓比較器是典型的幅度比較電路，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖所示。簡單電壓比較器

將過零電壓比較器的一個輸入端從接地改接到一個電壓值VREF

上,就得到電壓幅度比較器，它的電路圖和傳輸特性曲線如圖所示。電壓幅度比較器：過零比較器應(yīng)用同相比較器反相比較器反相比較器波形圖同相比較器波形圖?傳輸特性?限幅比較器同相端與反相端間的電壓?輸出幅度?同相端與反相端間的電壓?輸出幅度?+_R1R2vivoVD=0.7VVD=.2VVZ+_R1R2vivoVD=0.7V9.2.2滯回比較器a.反相輸入滯回比較器臨界狀態(tài)下有:vI-+AR2vOR1R3±VZVRvNvP滯回比較器當(dāng)vI從VT-逐漸增大，增大到vI≥VT+時，vo=-Vz

vP=VT-當(dāng)vI<VT-時，vo=+Vz

vP=VT+當(dāng)vI從VT+逐漸減小，減小到vI≤VT-時，vo=+VzvP=VT+(VR=0V)vI-+AR2vOR1R3±VZVRvNvP滯回比較器輸入輸出波形VT+VT-(VREF=0V)滯回比較器臨界狀態(tài)下有:b.

同相滯回比較器vI-+AR2vOR1R3±VZVRvPvN同相滯回比較器電壓傳輸特性VT+VT-(VREF=0V)vRVT+VT-vIvOVOHVOL滯回比較器應(yīng)用為了提高簡單電壓比較器的抗干擾能力滯回比較器應(yīng)用正弦波變換為矩形波有干擾正弦波變換為方波9.2.3窗口比較器設(shè)R1=R2，則有：

當(dāng)vI＞VH時，vO1為高電平，D3導(dǎo)通；vO2為低電平,D4截止，vO=vO1

=

VOH。窗口比較器當(dāng)VH

＞vI＞

VL時，vO1為低電平，vO2為低電平，D3、D4截止，vO為0V；傳輸特性當(dāng)vI＜

VL時，vO2為高電平，D4導(dǎo)通；vO1為低電平，D3截止，vO=vO2=

VOH。9.2.4

三態(tài)比較器vI-+A2vOR3R4±VZVRL-+A1R1R2VRHD1D2vo1vo2R5vOvIVRLVRHVOHVOL9.3非正弦波產(chǎn)生電路占空比=T1T矩形波方波TTL波

矩形波發(fā)生電路的基本工作原理方波經(jīng)積分變?yōu)槿遣?矩形波積分變?yōu)殇忼X波9.3.1方波發(fā)生電路

方波發(fā)生電路是由滯回比較電路和RC定時電路構(gòu)成的，電路如圖所示。方波發(fā)生電路工作原理(2)當(dāng)vc=VN≥VP時，vo=-VZ，所以：電容C放電，vc

開始下降。(1)電源剛接通時,設(shè)：電容C充電，vc

開始升高；(3)當(dāng)vc=VN≤Vp時，vo=+VZ，返回初態(tài)。方波發(fā)生電路輸出波形

方波周期Ｔ用過渡過程公式可以方便地求出：∞其中：過渡過程公式：t1t2方波發(fā)生電路波形周期計算t1t2方波發(fā)生電路改進(jìn)—占空比可調(diào)的矩形波電路

為了改變輸出方波的占空比，應(yīng)改變電容器C的充電和放電時間常數(shù)。占空比可調(diào)的矩形波電路如圖。

C充電時，充電電流經(jīng)電位器的上半部、二極管D1、Rf；

C放電時，放電電流經(jīng)Rf、二極管D2、電位器的下半部。矩形波電路的占空比可調(diào)占空比為：

其中，是二極管D2的導(dǎo)通電阻。即改變的中點位置，占空比就可改變。

其中，是電位器中點到上端電阻，是二極管D1的導(dǎo)通電阻。思考題：思考題：正弦振蕩與非正弦振蕩的原理有什么不同之處？9.3.2三角波方波發(fā)生電路

三角波發(fā)生器的電路如圖所示。它是由滯回比較器和積分器閉環(huán)組合而成的。積分器的輸出反饋給滯回比較器，作為滯回比較器的輸入電壓VI。三角波方波發(fā)生電路工作原理(1)當(dāng)vO1=+VZ時,則電容C充電,同時vO按線性逐漸下降，當(dāng)使A1的VP

略低于VN(0)時，vO1

從+VZ跳變?yōu)?VZ。(2)

在vO1=-VZ后，電容C開始放電，vO按線性上升，當(dāng)使A1的VP略大于零時，vO1從-VZ跳變?yōu)?VZ

，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。vO的上升時間和下降時間相等，斜率絕對值也相等，故vO為三角波。三角波方波發(fā)生電路輸出波形峰值

輸出峰值:方波跳變時：VP=VN=0，VO1=±VZ

Vo1m=VZ3.三角波方波發(fā)生電路輸出波形周期振蕩周期：4.三角波方波發(fā)生電路改進(jìn)—鋸齒波發(fā)生電路

為了獲得鋸齒波，應(yīng)改變積分器的充放電時間常數(shù)。鋸齒波發(fā)生器的電路如圖所示。圖中的二極管D和R'將使充電時間常數(shù)減為(R∥R')C，而放電時間常數(shù)仍為RC。鋸齒波電路的輸出波形鋸齒波周期可以根據(jù)時間常數(shù)和鋸齒波的幅值求得。鋸齒波的幅值為：vo1m=Vzvom=Vz

R1/R2于是有：5.壓控鋸齒波脈沖波發(fā)生器VP利用VP控制矩形波的占空比，VP<VZVo1=+VZ時電容充電電流：(VZ-VP)/RVo1=-VZ時電容充電電流：-(VZ+VP)/R鋸齒波輸出峰值：9.4波形變換電路周期性變化的信號方波三角波比較器積分器微分器鋸齒波正弦波精密整流

三角波→鋸齒波三角波上升的半個周期中,方波為負(fù),使T夾斷,這時vo=vi三角波下降的半個周期中,方波為正,使T工作在可變電阻區(qū),與其他電阻相比其阻值可忽略。這時vo=-viARf=RR