1、19.1 正弦波振蕩電路第九章第九章 波形發生電路和集成運放波形發生電路和集成運放的非線性應用的非線性應用9.2 電壓比較電路9.3 非正弦波發生電路2第九章第九章 波形發生電路和集成運放波形發生電路和集成運放的非線性應用的非線性應用習題：9-5、 9-6 、9-9、9-16 、9-17 選作： 9-4 、 9-22（1. 2. 3.）3 重點：重點： 正弦波振蕩電路的組成及振蕩條件的判斷; 橋式RC正弦波振蕩電路的組成和工作原理; LC正弦波振蕩電路的組成和工作原理; 比較器電壓傳輸特性的分析方法; 矩形波、三角波、鋸齒波振蕩電路的波形分析。重點與難點重點與難點4重點與難點重點與難點 難點：

2、本章所講述的電路具有一定的綜合性，既含有集成運放工作在線性區的積分運算電路，又含有集成運放工作在非線性區的滯回比較器，因而給學習帶來一定的困難。59.1 9.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9. 1. 1 概述概述 自激振蕩是指：即使放大電路的輸入端不加信號，它的輸出端也會出現某一頻率和幅度的波形。原因是在這個頻率點上，負反饋電路已經轉變為正反饋電路。 負反饋放大電路的自激振蕩是要消除的，而正弦波發生電路就是利用這種自激振蕩的現象來產生正弦信號。這里，人為引入了正反饋。 6 正弦波發生電路的框圖正弦波發生電路的框圖正弦波發生電路的框圖正弦波發生電路的框圖 電路的輸入信號 iX 電路的凈輸入信號

3、 idX 電路的反饋信號 fX 電路的輸出信號 oX在正弦波發生電路中，人為地接成正反饋。在正弦波發生電路中，人為地接成正反饋。 7正弦波發生電路的框圖正弦波發生電路的框圖 即使輸入信號 ，當反饋信號能完全代替原來的凈輸入信號，即 時，仍可以產生輸出信號 。0iXidfXXoXofXX FidoXX AidfXXAF/ooXX存在1AF8 是正弦波發生電路中能維持等幅自激振蕩的平衡條件。因為， 、 是復數，所以式包含幅值條件和相位條件，即 為整數)(21nnAFFAAF1AF幅值條件相位條件1.正弦波發生電路的自激條件9 要建立振蕩（起振），電路須滿足正反饋條件即： ，同時使反饋信號 大于凈輸

4、入信號 。只有這樣，才能使電路中自激振蕩和輸出信號由小到大建立起來。 nFAAF2fXidX1AF 起振的幅值條件：1.正弦波發生電路的自激條件102.2.正弦波發生電路的組成部分正弦波發生電路的組成部分 一般由以下基本部分組成：一般由以下基本部分組成：1.寬頻帶放大電路；寬頻帶放大電路；2.引入正反饋的反饋網絡；引入正反饋的反饋網絡；3.選頻網絡；選頻網絡； 正弦波發生電路的輸出波形應是單一頻率的正弦波，要求電路只在所需的頻率上滿足起振和維持振蕩的條件。 選頻網絡可設置在放大電路或正反饋網絡中。通常正反饋網絡和選頻網絡合二為一。114.4.穩幅環節穩幅環節 電路滿足起振條件后，輸出信號將逐漸

5、增大。當幅值增大到一定程度后，放大電路中的晶體管進入飽和或者截止區，輸出波形將產生失真。故電路中還必須有穩幅環節，其作用是在振蕩建立后，使幅值條件從 自動演變為 ，使輸出波形基本不失真。1AF1AF2.正弦波發生電路的組成部分正弦波發生電路的組成部分123.3.正弦波發生電路的分析方法正弦波發生電路的分析方法（1 1）分析電路的組成）分析電路的組成; ; 是否包含放大、反饋、選頻和穩幅等基本環節。（2 2）分析放大電路能否正常工作）分析放大電路能否正常工作; ; 是否有合適的靜態工作點,動態信號是否能夠輸入、輸出和放大。（3 3）檢查電路能否滿足自激條件；）檢查電路能否滿足自激條件； 檢查相位

6、平衡條件和幅值平衡條件，關鍵檢查相位平衡條件。 133.正弦波發生電路的分析方法正弦波發生電路的分析方法（4 4）估算振蕩頻率）估算振蕩頻率 （ ）。）。 取決于選頻網絡參數。取決于選頻網絡參數。0f014 RC正弦波發生電路、LC正弦波發生電路、 石英晶體正弦波發生電路。 RC正弦波發生電路振蕩頻率較低，一般在1MHz以下； LC正弦波發生電路的振蕩頻率都在1MHz以上； 石英晶體正弦波發生電路也可等效為LC正弦波發生電路，其振蕩頻率十分穩定。正弦波發生電路類型分為：3.正弦波發生電路的分析方法159.1.2 RC正弦波發生電路 RC正弦波發生電路可分為：RC串、并聯電路式（橋式）、移相式、

7、雙T電路式等類型。 最常用的是RC串、并聯電路式。 161 1RCRC串、并聯電路的選頻特性串、并聯電路的選頻特性 電路由 和 的串聯以及 和 的并聯組合串聯而成，它在RC正弦波發生電路中既是反饋網絡又是選頻網絡。 1R1C2R2C9.1.2 RC正弦波發生電路17111/1CjRZ2222221/1/CRjRCjRZ22222111122212211111/(1)()1foUURj R CRCRRj CjRCj R CCRR C212ZFZZ9.1.2 RC正弦波發生電路18通常取 RRR21CCC21)(3100jF電路的特征角頻率：RC10)1()1 (112212112CRCRjRRC

8、CUUofF9.1.2 RC正弦波發生電路19)(3100jF200)(91F相頻特性為：相頻特性為： 3)(00 arctgF幅頻特性為：幅頻特性為：幅值最大為1/3 000F在特征（諧振）頻率點上在特征（諧振）頻率點上RC串并聯網絡呈電阻性。串并聯網絡呈電阻性。9.1.2 RC正弦波發生電路20RCRC串并聯網絡的頻率特性串并聯網絡的頻率特性 時，時， 0 0FRC10F幅值最大，為1/3 9.1.2 RC正弦波發生電路212 2 RCRC橋式正弦波發生電路橋式正弦波發生電路（1）電路組成 由RC串、并聯網絡和同相比例運算電路構成。RC橋式正弦波發生電路 和 為集成運放引入負反饋，該反饋網

9、絡沒有選頻作用。 FR1R222 2 RCRC橋式正弦波發生電路橋式正弦波發生電路 在諧振點上，反饋回路相當于電阻網絡，反饋電壓和輸出電壓同相，不改變相位，且：RC橋式正弦波諧振等效電路 13fOUFU23（2 2）振蕩條件和起振條件）振蕩條件和起振條件1） 產生振蕩的相位平衡條件產生振蕩的相位平衡條件 利用瞬時極性法判斷電路引入了正反饋。 斷開 到運放同相輸入端的連線，加入瞬時極性為正的電壓 。在某一頻率點 上， 和 極性相同。 fUoUiU0fU 電路滿足產生振蕩的相位平衡條件。 242 2） 產生振蕩的起振條件和幅值平衡條件產生振蕩的起振條件和幅值平衡條件同相比例電路電壓增益為： 1RR

10、AFu已知當 時， 031F起振條件為 1AF2RRF維持振蕩的幅值平衡條件： 2RRF25（3）振蕩的穩幅和穩頻* 對于實際的正弦波發生電路，電源電壓、溫度、濕度等外界因素的變化將導致晶體管和電路元件參數發生改變，從而破壞維持振蕩的幅值平衡條件 。為了穩定輸出電壓的幅值，可以在放大電路的負反饋回路中采用非線性元件來自動調整反饋的強弱。如溫控電阻。1AF26 在實用電路中往往要求正弦波發生電路的振蕩頻率有一定的穩定度。 正弦波發生電路振蕩頻率穩定的條件是相頻特性曲線 在 附近的斜率小于零。即 )(F000ddF27 RC橋式正弦波發生電路中，同相放大電路的輸出電阻很小，可視為零；輸入阻抗很大，

11、可忽略其對RC串、并聯網絡的影響。所以電路的振蕩頻率就是RC串、并聯網絡的特征（諧振）頻率： （4 4）振蕩頻率）振蕩頻率 （ ）的計算）的計算0f0RCf210 RC正弦波發生電路通常只能用作低頻和中頻正弦波發生電路（ ）。 MHzHz 11283 3RCRC移相式正弦波發生電路移相式正弦波發生電路 放大電路是反相輸入的帶電壓并聯負反饋的運放電路。 180A 若要滿足相位平衡條件，反饋網絡還必須在某一特定的頻率點上再移相 ，使1800FA29 一節RC移相網絡可以移相090，需要滿足產生振蕩的相位平衡條件，必須有三節或者三節以上的移相電路。 只需要調整 ，就可以產生正弦波振蕩。 FR（1 1

12、）電路組成和振蕩條件的實現）電路組成和振蕩條件的實現30（2 2）振蕩頻率的定量計算）振蕩頻率的定量計算* *32)1(6)1(511RCRCjRCUUoo016RC6210RCf振蕩時反饋系數為： 291)1(511)()(2000RCjUjUFoo為達幅值平衡，應有 29RRAF31 RCRC移相電路的相頻特性移相電路的相頻特性 RC移相式正弦波發生電路一般用于振蕩頻率固定且穩定性要求不高的場合，其頻率范圍為幾Hz幾十kHz。23)1(51)1(6RCRCRCarctgF32 和 為集成運放引入正反饋，雙T網絡引入負反饋，同時又是選頻網絡。 FR1R 雙T網絡特征頻率為： RCf21033

13、 調整 可以改變正反饋量，使之既滿足起振要求，又不因正反饋過強而使波形嚴重失真。 1R 穩壓管 和 用來穩定輸出幅值。通常選其穩定電壓約為輸出不失真正弦波峰峰值的1.5倍。 1VS2VS4 4雙雙T T選頻網絡正弦波發生電路選頻網絡正弦波發生電路* * 34 雙T網絡比RC串、并聯網絡具有更好的選頻特性。 其缺點是頻率調節困難，通常適用于需要產生固定頻率的場合。 4 4雙雙T T選頻網絡正弦波發生電路選頻網絡正弦波發生電路* * 359.1.3 LC9.1.3 LC正弦波發生電路正弦波發生電路 LC正弦波發生電路通常用于產生高頻(1MHz)正弦信號。 LC正弦波發生電路和RC正弦波發生電路相比

14、，構成方法類似，其選頻網絡采用可調諧的LC回路。 LC回路工作在諧振頻率時電路能提供較大的增益，而其余頻率的信號被大大衰減。36 通用型集成運放的頻帶較窄，高速型集成運放成本高，故LC正弦波發生電路一般采用分立元件組成。 由LC并聯諧振回路構成的正弦波發生電路分為變壓器耦合式和LC三點式兩大類。 9.1.3 LC正弦波發生電路正弦波發生電路37 LC正弦波發生電路中的選頻網絡大多采用LC并聯諧振回路。1LC諧振回路的選頻特性諧振回路的選頻特性一般畫法38 信號頻率低時容抗大，呈感性，信號頻率高時感抗大，呈容性，只有在諧振頻率點上網絡呈純阻性，且阻抗無窮大。諧振時電場能和磁場能相互轉換。 自學：

15、 LC諧振回路的選頻特性。1LC諧振回路的選頻特性諧振回路的選頻特性392 2變壓器耦合式變壓器耦合式LCLC正弦波發生電路正弦波發生電路 根據LC回路的端點接到三極管電極的不同方式，變壓器耦合LC正弦波發生電路可分為三種類型： 集電極調諧 發射極調諧 基極調諧40（1）共射集電極調諧變壓器耦合 LC正弦波發生電路 電路包含：共射放大、反饋網絡、LC選頻網絡和穩幅環節（利用三極管的非線性實現）。 放大電路是典型的工作點穩定電路，交流信號能夠輸入、輸出和放大。 和 為基極和發射極旁路電容，比LC諧振回路的C值大很多。BCEC41 只要合理選擇變壓器原、副邊線圈的匝數和其他電路參數，幅值平衡條件就

16、很容易得到滿足。 斷開反饋輸入點（基極畫處），加入一個瞬時極性為(+)的信號，由此可得反饋接到基極點的極性也為(+)，滿足相位平衡條件。 2)用瞬時極性法判斷電路相位平衡條件(+)(+)(-)(-)(+)(+)42 （2）共基發射極調諧變壓器耦合）共基發射極調諧變壓器耦合 LC正弦波發生電路正弦波發生電路1)電路分析： 交流基極接地，集電極與發射極同相位。通過互感耦合，反饋信號接發射極。 CB、CE為耦合電容。43 斷開反饋輸入點（射極畫處），加入瞬時極性為()的信號，集電極瞬時極性也為() 。 通過同名端和互感， 上 的接射極點的瞬時極性也為() 。3LfU2)用瞬時極性法判斷電路相位平衡條

17、件用瞬時極性法判斷電路相位平衡條件滿足產生振蕩的相位平衡條件。滿足產生振蕩的相位平衡條件。 (+)(+)(+)(+)(+)(+)44 （3）共射基極調諧變壓器耦合）共射基極調諧變壓器耦合 LC正弦波發生電路正弦波發生電路 交流射極接地，集電極與基極反相。通過互感耦合，反饋信號接基極。 CB、CE為耦合電容。45 斷開反饋輸入點（基極畫處），加入瞬時極性為()的信號，通過反相放大及同名端和互感L， 接基極點的瞬時極性也為 () 。 滿足產生振蕩的相位平衡條件。 fU2)2)用瞬時極性法判斷電路相位平衡條件用瞬時極性法判斷電路相位平衡條件(+)(+)(-)(-)(+)(+)46（4）各種變壓器耦合

18、）各種變壓器耦合LC正弦波發生電路正弦波發生電路 的比較與應用的比較與應用 共基放大電路的截止頻率高于共射放大電路，共基組態振蕩頻率較高且比較穩定。 變壓器耦合式正弦波發生電路應用廣泛，但頻率穩定度不夠高。 互感線圈的分布電容限制了頻率，一般只適合產生頻率不太高的中、短波的正弦振蕩。473. LC三點式正弦波發生電路三點式正弦波發生電路 將并聯LC回路中的電容C或者電感L一分為二（或設置中間抽頭），LC回路就有三個端點。把這三個端點分別與三極管的三個極（或者集成運放的兩個輸入端和一個輸出端）相連，就形成了LC三點式正弦波發生電路。 這種電路又可以分為電感三點式和電容三點式兩類。 48（1）電感

19、三點式）電感三點式LC正弦波發生電路正弦波發生電路 采用了集電極調諧型LC并聯回路，可變電容器用于調節LC振蕩頻率。 放大電路為共基接法。該電路包括了正弦波發生電路的各個基本環節，放大電路能正常工作。 電感三點式LC正弦波發生電路也叫哈脫萊（Hartley）振蕩電路。 49 用瞬時極性法，可以判斷電路滿足產生正弦振蕩的相位平衡條件。 適當選擇電感 、 比值，能滿足起振的幅值條件。 2L1L振蕩頻率近似為振蕩頻率近似為: : CLf210LLLL221Uf為L2上的電壓，極性下正上負。（1 1）電感三點式）電感三點式LCLC正弦波發生電路正弦波發生電路(+)(+)(+)(+)(+)(+)50 由

20、于諧振回路可以采取可變電容，其振蕩頻率可在較寬的范圍內調節，在需要經常改變頻率的場合中得到廣泛應用。 由于它的反饋電壓取自電感，它對高次諧波電抗大，故輸出波形中所含高次諧波大，波形較差。（1）電感三點式）電感三點式LC正弦波發生電路正弦波發生電路51（2）電容三點式）電容三點式LC正弦波發生電路正弦波發生電路 由瞬時極性法分析，電路滿足相位平衡條件。 選擇合適的 、 的比值，電路能滿足起振的幅值條件2C1CUf為C2上的電壓，極性下正上負。 電容三點式LC正弦波發生電路也叫考爾比茲（Collpitts）振蕩電路。(+)(+)(-)(-)(+)(+)52振蕩頻率近似為：210LCf2121CCC

21、CC 反饋電壓取自電容，高次諧波分量小，輸出波形較好。 電容的容量可以選得很小，振蕩頻率高（可高達100MHz）。 （2）電容三點式）電容三點式LC正弦波發生電路正弦波發生電路53（3）組成）組成LC三點式正弦波發生電路的規律三點式正弦波發生電路的規律 a）反相放大 b）同相放大 為了滿足產生振蕩的相位平衡條件，同性質電抗（ 和 或 和 ）的中間點必須接集成運放的同相輸入端（對應于三極管的射極e和場效應管的源極s）。 1L2L1C2C 組成規律：54例91 電路如圖所示，分析電路能否起振。 為電容三點式正弦波發生電路，放大電路為結型場效應管組成的共源電路。 應用組成規律分析，同性質的 和 的中

22、間點接管子的源極s，可知選頻網絡引入了正反饋，能振蕩。1C2C 用瞬時極性法進行分析，C1上的電壓為Uf，極性上正下負。(+)(-)(-)(+)55MHzHzLCf17107568075680103 . 121211260振蕩頻率：振蕩頻率：569.1.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路 石英晶體振蕩電路具有很高的頻率穩定度，適用于頻率穩定性要求高的場合。其頻率穩定度高于 數量級。 51057 石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應而制成的諧振器件。 C0為靜態電容，L模擬晶片慣性，C模擬晶片彈性，R為摩擦損耗。1 1石英諧振器的電特性石英諧振器的電特性符號等效電路58 當忽略R時，回路的等效電

23、抗為： )(1)1(1)1(1020200CLCCCLCCLCCLCX 石英晶體電抗石英晶體電抗X X的頻率特性的頻率特性1 1石英諧振器的電特性石英諧振器的電特性592晶體振蕩電路晶體振蕩電路* （1 1）并聯型晶體振蕩電路）并聯型晶體振蕩電路 石英晶體工作在 和 之間，X呈感性的頻段內，它和兩個外接電容 和 構成了電容三點式正弦波發生電路。s1C2Cp60（2）串聯型晶體振蕩電路）串聯型晶體振蕩電路 石英晶體工作在 處，是串聯諧振，相當于純電阻。它接在電路的反饋網絡中，構成正反饋，滿足產生振蕩的相位平衡條件。 反饋網絡也是選頻網絡。調節電阻R可使電路滿足幅值平衡條件。 s2晶體振蕩電路晶體

24、振蕩電路* 619.2 電壓比較電路電壓比較電路 電壓比較電路的功能是比較兩個電壓（如輸入電壓 和參考電壓 ）的大小，并用輸出的高、低電平表示比較結果，是組成非正弦波發生電路的基本單元。IuRU 電壓比較電路在測量、控制以及波形發生等許多方面有著廣泛的應用。 它的種類很多，如單門限比較電路，滯回比較電路以及窗口比較電路等等。 62 9.2.1. 電壓比較電路特點電壓比較電路特點1.電壓比較器的輸入、輸出信號輸入信號：模擬信號。 輸出信號：高電平或低電平（二值信號）。 使輸出電壓發生跳變時所對應的輸入電壓稱“閾值電壓”(或轉折電壓、門限電壓)，用UTH表示 。63 當集成運放處于開環工作狀態或引

25、入了正反饋時，工作在非線性工作區。2. 集成運放工作在開環或正反饋狀態 9.2.1. 電壓比較電路特點電壓比較電路特點641） 只要兩輸入端間有無窮小壓差，輸出電壓就可達 到正最大值或負最大值。 當UPUN時，輸出+UOM ; 當UPUN時，輸出-UOM 。2）理想運放的差摸輸入電阻為無窮大。存在 ip=iN=03） 運放輸出電壓跳變的臨界條件是uN up3.電壓比較器電路輸入與輸出是非線性關系 9.2.1. 電壓比較電路特點電壓比較電路特點651）輸出電壓高、低電平值UOH和UOL；2）閾值電壓UTH值；3） 當輸入電壓變化經過UTH時，輸出電壓躍變的方向。（是從UOH到UOL，還是從UOL

26、到UOH ）4. 畫電壓傳輸特性的三要素 9.2.1. 電壓比較電路特點電壓比較電路特點66 當 略小于零時，輸出電壓將達到正向最大值 。IuOMU 當 略大于零時，輸出電壓將達到負的最大值 。 和 為集成運放飽和時的正、負向輸出電壓值。 OMUOMUIuOMU9.2.2 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路0RU1.1.參考電壓參考電壓 “過零比較電路過零比較電路”67電路傳輸特性：電路傳輸特性： 單門限電壓比較電路也可采用同相輸入接法，這樣就獲得了輸出電壓跳變方向相反的電壓傳輸特性。0THU閾值電壓：9.2.2 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路0RU68Iu當 時，輸出為 ；當 略大于

27、 時，輸出為 。RIUu OMURUOMURTHUU閾值電壓：0RU2.參考電壓參考電壓（設UR為正值）9.2.2 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路69 在實際的比較電路中，為了防止輸入電壓過大，損壞集成運放輸入級的晶體管，常在運放輸入端接入二極管限幅電路，雙向限制運放的輸入電壓。 輸入限幅保護的輸入限幅保護的過零比較電路過零比較電路具有輸入限幅保護的過零比較電路9.2.2 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路70 為了滿足負載的需要，常在集成運放的輸出端加穩壓管限幅電路，從而獲得合適的 和 。 OHUOLU9.2.2 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路 具有輸入、輸出限幅保護的比較電路

28、。71例9-2 電路如圖所示，設穩壓管 的穩壓值為 。求閾值電壓 ，并畫出電路的電壓傳輸特性。 V6解解 ：輸出電壓發生跳變的條件是0uu012RuRuIR此時有:因而有:THRIUURRu2172當 時， 。此時 ， 為高電平， ；當時， ， 為低電平， 。THIUu 0u uuOuZOUuTHIUu0uOuZOUuTHRIUURRu21（設UR為正值）73設R1=R2=5K，UR=2V,輸入為正弦波(幅值為5V），試對應輸入畫出電路的輸出波形。749.2.3 滯回比較電路滯回比較電路 如果輸入中帶有噪聲，當輸入經過閾值時，輸出可能發生多次跳變，抗干擾能力差。 單門限電壓比較電路有中，輸入電

29、壓在閾值電壓附近任何微小變化都將引起輸出電壓的躍變。75 為解決抗干擾能力問題，電路中采用正反饋，比較電路具有了兩個閾值。 這種電路的輸出既與當前的輸入電壓有關，又與輸入的歷史狀態有關，具有滯回特性，故叫做“滯回比較電路”，又叫做“施密特觸發電路”。 9.2.3 滯回比較電路滯回比較電路761 1求閾值求閾值 比較電路的輸出電壓發生跳變的臨界條件是 uu3223RRuRURuOR利用疊加原理有：對應 u-u+ 時的uI 即為UTH。9.2.3 滯回比較電路滯回比較電路77ZOUu32123RZTHRURUURR32232RRURURUZRTHIuu3223RRuRURuORVUR0VUTH21

30、VUTH22設則9.2.3 滯回比較電路滯回比較電路78 因運放是反相輸入，當 足夠負時, 為高電平。只有當輸入逐漸增大并達到 ， 發生跳變，此為正向電壓傳輸特性。 IuOu1THUOu2分析輸出和輸入之間的關系分析輸出和輸入之間的關系-6V-6V79IuOuuuu正反饋的結果使輸出電壓正反饋的結果使輸出電壓 迅速變為迅速變為 。 OuZU-6V-6V2分析輸出和輸入之間的關系分析輸出和輸入之間的關系 正向時 在閾值電壓附近正反饋過程：80 當 足夠正時， 為低電平。當輸入逐漸減小并達到 ，輸出又一次發生跳變，這是負向電壓傳輸特性。 IuOu2THU+6V+6V2分析輸出和輸入之間的關系分析輸

31、出和輸入之間的關系813 3滯回電壓傳輸特性滯回電壓傳輸特性 滯回比較電路有兩個閾值電壓，其差叫做“回差電壓”或“遲滯電壓”。 21THTHUUU思考：思考：輸入為正弦波輸入為正弦波( (幅幅值為值為5V5V）時的輸出波形。）時的輸出波形。824滯回比較電路的應用滯回比較電路的應用 和單門限電壓比較電路相比，滯回比較電路有較強的抗干擾能力，不易產生誤跳變。 滯回比較電路可應用在環境干擾比較大的場合用作波形整形。 但由于存在遲滯電壓，工作精度不夠高。83例93 電路如圖，設穩壓管的穩壓值1畫出電路的傳輸特性；2已知輸入信號波形，試對應畫出輸出波形。VUZ684解：只要 ，應有 ，此時穩壓管擊穿。

32、穩壓管為集成運放引入了深度負反饋，。 在 的臨界點上， ，穩壓管未擊穿，負反饋支路電阻無窮大，相當開路，無負反饋。 uuOMOUuuu0Ou 85322RRRuuOZOUuu在 跳變時，必有 。 Ouuu23(1)OZRuUR322RRRuUOTHVuO9VUTH31 1畫出電路的傳輸特性畫出電路的傳輸特性（根據三要素）（根據三要素）86 滯回比較電路有很強的抗干擾能力。當輸入波形不規則時，得到的輸出波形都是規則的矩形波。 2.2.對應輸入畫輸出波形對應輸入畫輸出波形879.2.4 集成電壓比較器集成電壓比較器* 由于電壓比較電路可將模擬信號轉換成二值信號，其響應速度快，傳輸延時短，廣泛用于模

33、擬電路和數字電路的接口電路，88分類： 按一個集成器件中所含比較器的數目，分為單、雙、四電壓比較器； 按信號傳輸速度，可分高速、中速比較器； 按功能，可分為普通型、高速型、低功耗型、低電壓型和高精度型； 按輸出方式，可分為普通、集電極（漏極）開路、互補輸出等。 9.2.4 集成電壓比較器集成電壓比較器*89雙電壓比較器LM119 兩個輸出端并聯構成了“窗口比較電路”。 9.2.4 集成電壓比較器集成電壓比較器*909.3 非正弦波發生電路非正弦波發生電路 矩形波、三角波、鋸齒波、尖頂波和階梯波等均為非正弦波。 非正弦波發生電路的基本組成包括：電壓比較電路、反饋環節和延遲環節。其中比較電路是關鍵

34、環節。 919.3 非正弦波發生電路非正弦波發生電路 本節主要介紹矩形波、三角波和鋸齒波發生電路的組成、工作原理、波形分析和主要參數。 矩形波發生電路是基礎，加上積分環節，就可組成三角波或鋸齒波發生電路。92 若在電壓比較電路的基礎上加上延遲和反饋環節，可使比較電路的輸出發生周期性跳變，從而產生振蕩。9.3 非正弦波發生電路非正弦波發生電路931.1.方波發生電路的組成和工作原理方波發生電路的組成和工作原理 電路由滯回電壓比較電路和RC電路組成的。 和 組成“有延遲的反饋網絡”，電容兩端的電壓就是反饋電壓。 為集成運放的限流電阻。 1RC4R9.3.1 矩形波發生電路矩形波發生電路R494設

35、輸出電壓為： 0tZOUu0Cu，則)(322ZURRRu 通過 向電容 充電，一旦 上升到略大于 時，輸出電壓 迅速地由 跳變到 。運放同相端電壓也隨之變為：1RCOuuuOuZUZU)(322ZURRRu2)工作原理1.1.方波發生電路的組成和工作原理方波發生電路的組成和工作原理R R4 495 此時，電容 通過電阻 放電，電容兩端電壓逐漸下降。當 下降到略小于 時，內部正反饋又產生作用，輸出電壓迅速地由 跳變到 。 如此周而復始，在輸出端將產生周期信號。 1RCuuZUZU)(322ZURRRu1.1.方波發生電路的組成和工作原理方波發生電路的組成和工作原理R R4 496 電路中電容正

36、向充電和反向放電的時間常數均為 ,且充放電的電壓幅值也相等，故輸出為方波信號，而電容兩端電壓波形近似為三角波。CR11.1.方波發生電路的組成和工作原理方波發生電路的組成和工作原理974)方波周期的確定方波周期的確定 電容兩端電壓的變化規律為： tCCCCeUUUtu)()0()()()()0(322ZCURRRUZCUU)(CR1選取 為起點，有：1tCRtZZZCeUURRRUu1)(322則1.1.方波發生電路的組成和工作原理方波發生電路的組成和工作原理98 可以得到方波的周期為：)21 (2321RRnCRTCRtZZZCeUURRRUu1)(322)(322ZCURRRu 在t1t2

37、半周期內,電容放電的最后值為： 1.1.方波發生電路的組成和工作原理方波發生電路的組成和工作原理992.矩形波發生電路矩形波發生電路 矩形波發生電路與圖方波發生電路的區別僅僅在于電容充、放電回路不同。 矩形波發生電路的充電回路為VD1、R和C，放電回路為VD2、R和C，工作原理與方波發生電路相似。 1)1)電路組成與工作原理電路組成與工作原理100 忽略VD1和VD2的導通壓降，電容充電時間常數為RC，放電時間常數為RC。 輸出電壓處于高電平（電容充電）的時間為： )21 (321RRnRCT 輸出電壓處于低電平（電容放電）的時間為：)21 (322RRnCRT2.矩形波發生電路矩形波發生電路

38、101輸出波形的周期： 21TTT 改變改變 即可以改變占空即可以改變占空比。比。RR RRRRRTTD111占空比為：CRRC21TT 若，則2.矩形波發生電路矩形波發生電路1029.3.2 三角波發生電路三角波發生電路1電路組成和工作原理 圖中集成運放 為同相輸入的滯回電壓比較電路，集成運放 為積分電路。 1A2A103積分運算電路在不同輸入情況下的波形9.3.2 三角波發生電路三角波發生電路104 設比較電路初始電壓為 ，經 分壓后的向電容充電， 線性下降，從而使A1的同相端電壓也下降。ZOUu1RP2Ou21222111RRRuRRRUuOZ2工作原理9.3.2 三角波發生電路三角波發

39、生電路105當 略小于 (=0)時， 從 跳變到 。 隨之變為 : uu1OuZUZUu2u21222112RRRuRRRUuOZ2工作原理工作原理106 如此周而復始，就產生了振蕩。 2 2工作原理工作原理 經 使電容放電， 線性上升，從而使同相端電壓 也上升。當使 略大于 時， 從 跳到 。 1OuRP2OuZUu，u1OuZUu，107 滯回比較電路的兩個閾值電壓： 22112120OZuRU RuRRRRZTHOURRUu2122 2工作原理工作原理1083工作波形工作波形 電路中電容的充、放電時間常數相同，幅值變化相同，因而 為方波， 的波形 為三角波。 1Ou2Ou1094.4.周

40、期的確定周期的確定 以 作為時間的起點。經過T/4后， ， 從0變為 。 2tt 1t2OuZURR21同時當 時有： 1tt ZOUu1ZRPOInURRuu/512)()(1）(12122422tuttuCRtuOIO電阻變比電阻變比110)4)(-1421TnUCRURRZZ2144RRnCRT 周期：式中 ，并且 所以 21TTT21TT 21412RRnCRT )()(1）(12122422tuttuCRtuOIO4.4.周期的確定周期的確定111 上式說明，改變 、 、 和 的值，可以改變三角波的周期或頻率，改變 的值還會影響三角波的幅值。n4RC21RR21RR4.4.周期的確定

41、周期的確定1123 3鋸齒波發生電路鋸齒波發生電路 如果電容C的充、放電時間常數不相等，可使積分電路的輸出為鋸齒波，滯回比較電路的輸出為矩形波。113可以求出可以求出： 2112RRnCRT 2122RRnRCT CRRnRRTTT)(22121占空比為：111RRTTD改變 R/R 即可以改變占空比。3鋸齒波發生電路鋸齒波發生電路114RR 可見，改變 即可以改變占空比。如果要求在改變占空比的同時不影響振蕩頻率，則應該在 改變的同時，使 保持為常數。這時可采用圖936所示的鋸齒波發生電路。RR)(RR3鋸齒波發生電路鋸齒波發生電路115 通過調節電位器 滑動端的位置，只改變 而 為常數，所以

42、只改變占空比而不影響振蕩頻率。 2RPRR) (RR 改變 和電容 ，可以改變振蕩周期和頻率，但占空比不變。 nC3鋸齒波發生電路鋸齒波發生電路1169.3.3 9.3.3 壓控振蕩器壓控振蕩器（自學）（自學） 壓控振蕩器（VCO）一通過外加電壓來控制輸出信號的頻率，輸出波形可以是正弦波、方波、三角波等等，但通常的輸出波形是矩形波。目前，壓控振蕩器廣泛應用于模擬/數字信號的轉換、調頻、遙控遙測等各種設備之中。壓控振蕩器有多種形式，主要有復位式和電荷平衡式兩種。 1171 1復位式壓控振蕩電路復位式壓控振蕩電路 復位式壓控振蕩電路原理圖如圖a）所示。它包括積分電路、電壓比較電路和模擬開關等，模擬

43、開關受電壓比較電路輸出的控制。電路習慣畫法如圖b）所示。 1181 1復位式壓控振蕩電路復位式壓控振蕩電路 當輸出電壓為高電平 時，晶體管 截止，輸入電壓向電容C充電，輸出電壓 下降。 ZOUuVT1Ou 當 下降到 ，輸出電壓跳變為 ，晶體管 飽和導通，導通電阻很小，C迅速放電至零，即 。電壓比較電路輸出電壓又跳變為 ，晶體管VT截止。如此反復。1OuROUu1ZOUuVT01OuZU1191 1復位式壓控振蕩電路復位式壓控振蕩電路 復位式壓控振蕩電路產生自激振蕩，波形如圖c）所示。1201 1復位式壓控振蕩電路復位式壓控振蕩電路 當輸出電壓 ， 。當 時，積分電路 的輸出 ZOUu01OuZOUu1AdtuCRuIO111111TCRuuIO有：當 ，輸出發生跳變，所以有 ROUu1IRuUCRT11)0(RU由于