3.3三角波、方波發生器設計與制作實訓3-3：非正弦波發生器電路3.3.1集成運放的非線性應用電路實訓3-4：滯回比較器電路的仿真測試3.3.2非正弦波信號發生器三角波、方波發生器設計與制作1）方波發生器按圖3.34在實驗板上接好線路。（1）觀察uc和uo的波形及頻率。fc=

（Hz）fo=

（Hz）uc和uo的波形實訓3-3：非正弦波發生器電路1）方波發生器（2）調節Rp，測量Rp=0K，Rp=100K時的頻率及波形。在下表3-8中填寫。實訓3-3：非正弦波發生器電路實訓3-3：非正弦波發生器電路1）方波發生器（3）為了獲得更低的頻率，調節RP、R2、C、R1、R3。改變電容C1，由

0.1μ～10μ，則f

=

～

。改變電阻R1，由

10k～20k，

則f

=

～

。改變電阻R3，由

10k～5k，

則f

=

～

。實訓3-3：非正弦波發生器電路好2）三角波發生器按圖3.35在實驗板上接線路。觀察uo1和uo2的波形及頻率。改變輸出波形的頻率，方法如方波。選擇合適的參數進行實驗并觀測。uo1和uo2的波形3）鋸齒波發生器按圖3.36在實驗板上接好線路。（1）觀察uo2和uo1的波形和頻率并填表3-9。實訓3-3：非正弦波發生器電路3）鋸齒波發生器（2）改變鋸齒波頻率并測量變化范圍。通過改變R1、R2、C和RP1值來改變鋸齒波頻率。實訓3-3：非正弦波發生器電路（3）可以得到的結論：電壓比較器是一種常見的模擬信號處理電路，它將一個模擬輸入電壓與一個參考電壓進行比較，并將比較的結果以“高電平”或“低電平”形式輸出。該電路的輸入信號是連續變化的模擬量，而輸出則為高、低電平的數字量，因此比較器可作為模擬電路和數字電路的“接口”，用于電平檢測及波形變換等領域中。由于比較器的輸出只有高、低電平兩種狀態，故集成運放必須工作在非線性區。從電路結構來看，集成運放應處于開環狀態或加入正反饋。3.3.1集成運放的非線性應用電路集成運放工作在開環或正反饋狀態，電壓放大倍數Au極高，所以只要輸入一個很小的信號電壓，即可使運放進入非線性區。電壓比較器一般有兩種接法：將輸入電壓接在反相輸入端，同相輸入端接參考電壓，稱為反相比較器，反之則為同相比較器。根據比較器的傳輸特性不同，可分為單限比較器、滯回比較器等。3.3.1集成運放的非線性應用電路1．單限比較器3.3.1集成運放的非線性應用電路單門限電壓比較器只有一個門限電平，當輸入電壓達到此門限值時，輸出狀態立即發生跳變。比較器輸出電壓由一種狀態跳變為另一種狀態時，所對應的臨界輸入電壓通常稱為閾值電壓或門限電壓，用UTH表示。可見，單限比較器的閾值電壓UTH=UR。1．單限比較器若UR=0，即運放的參考電壓輸入端接地，則比較器的閾值電壓UTH=0。這種單限比較器也稱為過零比較器，利用過零比較器可以將正弦波變為方波。3.3.1集成運放的非線性應用電路2．滯回比較器單限比較器電路簡單，靈敏度高，但其抗干擾能力差。如果輸入電壓受到干擾或噪聲的影響，在門限電平上下波動，則輸出電壓將在高、低兩個電平之間反復跳變，使后續電路出現誤操作。為解決這一問題，常常采用滯回電壓比較器。圖3.39（a）為反相滯回電壓比較器。它是從輸出端引入一個正反饋電阻到同相輸入端，使同相輸入端的電位隨輸出電壓變化而變化，使其形成上、下兩個門限電壓，達到獲得正確、穩定的輸出電壓的目的。3.3.1集成運放的非線性應用電路2．滯回比較器傳輸過程中，當輸入電壓ui從小逐漸增大，或者ui從大逐漸減小時，兩種情況下的門限電平是不相同的，由此電壓傳輸特性呈現“滯回”曲線的形狀，如圖3.34（b）所示。ui從小于UTH2逐漸增大到超過UTH1門限電平時，電路翻轉；ui從大于UTH1逐漸減小到小于UTH2門限電平時，電路再翻轉；而ui在UTH1與UTH2之間時，電路輸出保持原狀。3.3.1集成運放的非線性應用電路3.3.1集成運放的非線性應用電路2．滯回比較器比較器的兩個門限電壓：兩個門限電平的差值稱為門限寬度或回差：回差大小取決于穩壓管的穩定電壓UZ以及電阻R2和Rf的值。改變參考電壓UREF會同時改變兩個門限電平的大小，而它們之間的差值，即門限寬度保持不變。2．滯回比較器滯回比較器由于輸出的高、低電平相互轉換的門限不同，輸入信號即使受干擾或噪聲的影響而上下波動時，只要適當調整滯回電壓比較器兩個門限電平UTH1和UTH2的值，使干擾量不超過門限寬度范圍，輸出電壓就可保持高電平或低電平穩定。3.3.1集成運放的非線性應用電路實訓3-4：滯回比較器電路的仿真測試實訓流程：按圖畫好仿真電路。通過虛擬示波器，觀察輸入輸出波形，測出回差電壓。改變R2數值，觀察輸出波形回差電壓的變化。1．方波發生器3.3.2非正弦波信號發生器由滯回比較器與RC充放電回路組成，雙向穩壓管將輸出電壓幅值鉗位在其穩壓值±Uz之間，利用電容兩端的電壓作比較，來決定電容是充電還是放電。方波產生電路1．方波發生器RC的乘積越大，充放電時間越長，方波的頻率就越低。方波的周期為3.3.2非正弦波信號發生器方波產生電路uO和uC的波形由于方波包含極豐富的諧波，因此方波產生電路又稱為多諧振蕩器。2．鋸齒波發生器三角波發生器由滯回比較器和反向積分器組成。3.3.2非正弦波信號發生器積分電路可將方波變換為線性度很高的三角波，但積分器產生的三角波幅值常隨方波輸入信號的頻率而發生變化，為了克服這一缺點，可以將積分電路的輸出信號輸入到滯回比較器，再將滯回比較器輸出的方波輸入到積分電路