清华模电课件第25讲 非正弦波发生电路(新)

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1、常见的非正弦波8.5矩形波发生电路8.6三角波发生电路8.7锯齿波发生电路常见的非正弦波矩形波三角波锯齿波尖顶波阶梯波矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。8.5矩形波发生电路一、什么是矩形波如图8-19所示波形，图中，T1为高电平的持续时间；T2为低电平的持续时间；T为周期，即T=T1+T2将高电平的时间与周期的比值定义为占空比，记为q占空比为0.1至0.9的波形定义为矩形波。其中占空比为0.5的矩形波又称方波，是矩形波的特例。二、占空比可调的矩形波发生电路基本上是由滞回比较器与RC积分电路构成。为了实现占空比可调

2、，只需使T1≠T2，为此加了两个二极管与一个电位器，将RC充放电通路分开，并实现占空比可调。限幅器由两个稳压管构成，起箝位作用，其限幅值为±UZ，提供矩形波的幅值。根据求阈值的方法可求得滞回比较器的阈值为±R1UZ/(R1+R2)，传输特性如图(b)所示工作原理设V1、V2的内阻分别为rd1、rd2，并且rd1=rd2。当Uo=UZ时，V1导通，V2截止，使电容C充电，充电时间常数τ充=(R+rd1+R’W)·C；UC由小到大不断上升，极性上正下负，当UC升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)时，比较器发生负跳变，Uo由+UZ

3、变为－UZ；当Uo=－UZ时，V1截止，V2导通，又使电容C放电，其放电时间常数τ放=(R+R’’W+rd2)·C，UC不断下降至UTH2=－R1U2/(R1+R2)时，比较器发生正跳变，Uo由－UZ变为+UZ。上述过程重复进行，于是振荡发生了。调节RW，只要R’W≠R’’W，就能产生矩形波。当R’W

4、；当R’W>R’’W时，则τ充>τ放，T1>T2，Uo的波形也是矩形波，波形与图8-20(c)中相反；当R’W=R’’W时，则τ充=τ放，T1=T2,占空比T1/T=0.5,Uo波形为方波。三、振荡周期与频率根据充放电理论，由图(b)看出，设UC=－R1UZ/(R1+R2)(即UTH2)，在UOH=+UZ的作用下，电容C充电的关系式为UC由UTH2=－R1UZ/(R1+R2)上升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)的时间为T1，由此得解得同理得三、振荡周期与频率矩形波的振荡周期是振荡频率占空比为可见，调节RW电位器可使占空比变

5、化。四、方波发生电路是由带限幅器滞回比较器和RC充放电回路两部分构成。与矩形波电路所不同的是充放电回路相同，τ充=τ放=RC，故使T1=T2、q=0.5，从而使Uo产生方波，同时在电容C上产生线性不好的三角波，如图(b)所示。方波的幅值由±UZ决定，而三角波的幅值由滞回比较器的阈值±R1UZ/(R1+R2)决定。方波的重复周期为振荡频率8.6三角波发生电路如果把一个方波信号接到积分电路的输入端，那么，在积分电路的输出端可得到三角波信号；而比较器输入三角波信号，其输出端可获得方波信号。根据这一原则，采用抗干扰能力强的同相滞回比较

6、器和反相积分器互相级联，构成三角波信号发生电路。滞回比较器起开关作用，使Uo形成对称方波，作为积分器的输入信号，Uo作为A1的同相输入信号。反相积分器起延迟作用，或线性上升或线性下降，使Uo形成线性度高的三角波；由Uo至R1连线的作用是使Uo三角形的幅值不受Uo1方波频率的影响。设t=0时Uo1=+UZ，电容器初始值UC(0)=0,Uo=0；当t=0～t1时，Uo1=+UZ，电容C被充电，由反相积分，Uo线性下降；当t=t1时，比较器状态翻转，Uo达到负的最大值；当t=t1～t2时，Uo1=－UZ，电容C放电，τ放=RC，经反

7、相积分，Uo线性上升到t2时，比较器状态又翻转，Uo达到正幅值。以上过程反复进行，于是电路振荡起来。由于τ充=τ放=RC，所以Uo形成三角波。解出所以可见，只要R1、R2、UZ稳定不变，则Uom就是一个稳定不变的值，而与Uo1方波的频率无关。方波的幅值由限幅值±UZ决定，而由波形图知当Uo1发生翻转的时刻对应的输出电压就是最大值Uom，所以三角波的幅值就是比较器的阈值。由叠加原理求出三角波的周期可由波形图求出，t2－t1=T/2,对应2Uom，再由反相积分即解出振荡频率可见，先固定R1、R2，使满足Uom不变，再粗调电容C，细

8、调电阻R，使满足振荡频率f0，使调幅与调频互不影响。8.7锯齿波发生电路一、电路组成包括同相输入滞回比较器(A1)和充放电时间常数不等的积分器(A2)两部分，共同组成锯齿波电压产生电路.二、门限电压的估算单独画出由A1组成的同相输入滞回比较器。图(b)中的Ui就是原中的Uo