模拟电路第九章-非正弦信号产生电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9.8,非正弦信号产生电路,电压比较器,锯齿波产生电路,方波产生电路,单门限电压比较器,迟滞比较器,电压比较器,概念：,比较器是一种用来比较输入信号,V,i,和参考（基准）电压,V,REF,的电路。符号用C表示。,1.,单门限电压比较器,特点：工作在开环或正反馈状态下，增益很大，约大于10,5,，,比较器的输出,V,O,只有高电平,V,OH,和低电平,V,OL,两个稳定状态。,，由于|,v,O,|不可能超过,V,M,，,（1）过零比较器(,V,REF,=0),（忽略了放大器输出级的饱和压降）,所以,当|+,V,CC,|,=|-,V,CC,|=,V,M,=,15V，,A,0,=10,5,时，,可以认为,v,I,0 时，,v,Omax,=+,V,CC,v,I,0 时，,v,Omax,=-,V,CC,（过零比较器）,运算放大器工作在非线性状态下,输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。,电压传输特性,把比较器输出电压从一个电平跳变到另一个电平时相应的输入电压值V,I,称为门限电压或阈值电压V,T,.,过零比较器,V,T,=0.,思考,1.若过零比较器如图所示，则它的电压传输特性将是怎样的？,2.,输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？,理想特性,t,v,i,t,v,o,+,V,oH,-,V,oL,（2）,门限电压不为,零的比较器,电压传输特性,输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。,（门限电压为V,REF,）,例9.8.1 如图电路，V,I,为三角波峰值为6V，如图虚线所示，电源电压,V,cc,=,12V，分别画出V,REF,=0、V,REF,=+2V和V,REF,=-4V时比较器的输出电压波形。,解：,V,I,加到运放的,同相端,故有,据此可画出各输出电压波形如下：,v,o,v,I,v,I,v,I,12V,12V,12V,-12V,-12V,-12V,V,REF,=0,V,REF,=2,V,REF,=-4,v,o,v,o,例9.8.2 如图是单门限电压比较器的另一种形式，试求出其门限电压V,T,，画出其电压传输特性。设运放输出的高、低电平分别为V,OH,和V,OL,。,解：,利用叠加原理可得,输出电压发生跳变时v,p,=v,n,=0，即,可求出门限电压,V,OH,0,解：,（1）A 构成过零比较器,（2）,RC,为微分电路，设,RC,T,例,电路如图所示，当输入信号如图c所示的正弦波时，定性画出,（3）D 削波(限幅、检波),单门限比较器的抗干扰能力较差。,V,I,=,V,REF,附近出现干扰时，,V,O,将不稳定，时高时低。提高抗干扰能力的一种方案是采用,迟滞比较器,2.,迟滞比较器,（1）,电路组成（引入正反馈）,（2）,门限电压,门限电压,上门限电压,下门限电压,回差电压（门限宽度）,（3）,传输特性,(V,OH,),(V,OL,),对图给参数，如,V,OH,V,OL,5V,可求得,V,T+,1.04V;,V,T-,0.94V;,V,T,0.1V;,解：,（1）门限电压,（3）,输出电压波形,例,电路如图所示，试求门限电压，画出传输特性和图c所示输入信号下的输出电压波形。,（2）传输特性,总 结,（1）电压比较器工作在开环或正反馈状态，运放工作在非线性区，输出电压只有高电平V,OH,和低电平V,OL,两种情况；,（2）一般用电压传输特性描述输出电压与输入电压的函数关系；,（3）电压传输特性三要素：,输出电压高电平V,OH,和低电平V,OL,、,门限电压,和,输出电压的跳变方向,。令v,p,=v,n,所求的v,I,就是门限电压，v,I,等于门限电压时，输出电压的跳变方向取决于输入电压作用于同相输入端还是反相输入端；,3.,集成电压比较器,相对而言，集成电压比较器的灵敏度比用集成电路构成的比较器低，但响应时间（典型值为30200ns)要短,如741集成运放的响应时间（典型值为30,s),前者是后者的1/1000。,9.8.2 方波产生电路,1.电路组成（多谐振荡电路）,迟滞比较器,RC积分电路，即充放电支路,稳压管双向限幅,能否不串入该电阻？,是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。,双向限幅方波发生电路,2.工作原理,由于迟滞比较器中正反馈的作用，电源接通后瞬间，输出便进入饱和状态。,RC,放电,RC,充电,比较器同相端的电压为FV,Z,输出电压对C充电，V,C,达到略大于FV,Z,时,输出电压迅变为V,Z,对C反向充电，,假设为正向饱和状态，输出为,V,Z,2.工作原理,由右下图，利用暂态过程三要素法，可得,对T求解可得,选R,1,R,2,使F=0.462,则T=2,R,f,C,则频率为,3.占空比可变的方波产生电路,通常将矩形波为高电平的持续时间与振荡周期的比称为占空比。对称方波的占空比为50，要想得到占空比非50的矩形波，可采用如上电路。,9.8.3 锯齿波产生电路,同相输入迟滞比较器,积分电路,充放电时间常数不同,1、电路组成,2、门限电压的估算,可得：,由于v,o1,=,V,z,，可得上、下门限电压和门限宽度,3、工作原理,输出波形v,o1,为矩形波电压,输出波形v,o,为锯齿波电压,振荡周期为：,设t=0时通电且有,v,o1,=V,Z,经R6向C充电，,v,o,上升到V,T,时比较器翻转，,v,o1,=V,Z,以后反向充电，,v,o,下降到V,T,时比较器又翻转，周而复始，产生振荡。,方波-三角波产生电路,振荡周期：,作 业,9.3.5,9.6.6,9.6.8,9.7.3,9.8.1,