方波-三角波电路分析

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1、方波•三角波发生电路分析图1.1为方波-三角波电路。同-•个四运放芯片TL084中的两个运算放人器构成了此信号发生电路。第一级运放构成了方波发生器，它的RC充放电M路用第二级的积分运算电路（R3和C1）取代。该四运放芯片TL084由单电源供电。VDD为输入到两个运放的信号电Ik。在图1.1中，连到示波器的红色曲线表示笫一级运放的正输入端电压，曲线表示第一级运放输出端电压，绿色曲线表示第二级运放的负输入端电压，蓝色曲线表示第二级运放输出电压。在VDD取不M值时有閔1.2所示变化。T1♦+Time406.234us437.405usChannd_A4.644V9.047V

2、Chamd.B1.523V14.076VChannd.C6.986V7.014VChanndJ)7.036V5.194VReverseSaveT2起T2-T131.170us4.403V12.553V28.368mV•1.842VGNDrT2-T1TimoChannd-AChamd.BChannd^CChannel-DReverse

3、372.774us4.989V1.950V4.992V7.318VSave750.000us6.969V14.076V14.076V1.523V377.226us1.980V12.125V9.084V•5.795VgndrTimeChan

4、nelAChanneJBChanelCCharmeJD200.000us8.999V8.998V8.998V8.999V700.000U58.636V1.538V1.538V14.076V500.000us-362.148mV-7.461V•7.461V5.077VT1♦T2T2-T1ReverseSavegndFzrT1*14Time300.000us800.000usChannelA7.998V7.413VCharnelB7.906V1.533VChannel.CChannel08.006V11.919VT2♦4T2-T1500.000us-585.417mV-6

5、.452V3.910VAJReverse

6、GNDr图1.2VDDvs电路信号从阁1.2可见，VDD的取值能够影响该电路是否正常工作(起振)下面从电路原理上分析上述电路的特性。首先定义一些变景：A1：第-•级运放的负向输入电压和第二级运放的正向输入电压UIN(即VDD)，一般要求UIN^UL；A2：第一级运放输出值的最人值山和最小位Uk;第一级运放输出位的最人位和最小位就是方波的峰值和谷值，从TL084的数据页或图1.2屮可以得到：Ul=1.523v,Uh=14v;A3：第一级运放输出方波信号波峰持续时间TUP和波谷持续时间TDOwn：A4：第二级运放(积分电路)输出值

7、的Ai大值Uup和最小值Udowno假定上电时，第一级负输入端的电平较正输入端的《，则第一级输出电平很快会达到最小值IA。由于uIN>uk,即第二级正输入端电平大于负输入端电平，所以第二级积分电路处在充电状态，即第二级输出端的电平将逐渐增大直至uup(充电持续吋间为tdqwn)。当第二级输出端的电平达到Uup吋，经R2反馈到第一级的正输入端，此吋应能够使正输入端的电〒达到或超过UIN，从而使第一级输出电平迅速达到最人的饱和值UH。由于1^的引入，造成第二级运放的负输入端电平人于正输入端电平，导致第二级积分电路开始放电，并反向充电，直至第二级输出电平达到Udown(充电

8、持续时间为TUP)。UdQwngR2反馈到第一级的正输入端，此时极能够使正输入端的电平低于UIN,从而使笫一级输出电平迅速达到S小的饱和值Uk。如此反复，在第一级的输出端形成方波，在第二级的输出端形成同频率的三角波。在TD0WN期间，第一级输出的Uk通过R3加到积分电路的负输入端，同吋积分电路的正昀输入端有UIN的输入。根裾运放输入级“虚短”和“续断”的原理，且电界的充电电流与流过R3的一致，有:Uup=[TDOwn*(U,n-Ul)/(R3*C1)]+Udown；式1.1同样，在TUP期间，第一级输出的UH通过R3加到积分电路的负输入端，同吋积分电路的正向输入端有U

9、IN的输入，且UH2U1N，有：Udown=[TUP*(UH-UIN)/(R3*Cl)]+Uup;式1.2在第一•级运放的输出电压山发牛Ui转变为Un时，在R1和R2构成的反馈回路中有：(Uup-Uin)/R2=(U1N-UL)/R1；式1.3式1.3中，经过吋长为丁⑽驟的充电，积分电路输出电压达到Uup,此时经R2反馈，第一级正输入端的电压正好升到UIN，同时第一级的输出仍保持在Ui。所以冇R1和R2上的电流相同且同向。在笫一级运放的输出电压由发生1^转变为Ut吋，在R1和R2构成的反馈回路屮奋：(UIN-Udown)/R2=(Uh-Uin)/R1