第八章波形发生器详解
uo 立即由+UOM 变成-UOM
(7-4)
2. 当uo = -UOM 时, –
u+=UL
此时,C 经输出端放电。 uc t UL
uc
C
+
R -+ + R2
U上翻。
当uo 重新回到+UOM 以后,电路又进入另一个 周期性的变化。
(7-5)
–
uc C R1
uc
+
R
t
(7-23)
- + A1 +
R1 R2
ui uo1
D1
R
D2 R3
C - A2+ +
uo
UH
uc t
由电路的工作情况可知: 改变电压ui
UL
充电电压变化
充电时间变化 uo的频率变化
(7-24)
因此,称该电路为 压频转换电路。
- + A1 +
R1 R2
ui uo1
D1
R
D2 R3
C - A2+ +
1 2 f o R1C2 2 f o R2C1 时,相移为0。
(7-35)
1 fo 2 R1 R2C1C2
1 如果:R1=R2=R,C1=C2=C,则: f o 2 RC
1 fo f 3 j( ) fo f 1 幅频特性: U o Ui f fo 2 2 3 ( ) fo f U 传递函数: o Ui
1 uo1dt uo RC
t
-Uom 0
三角波的周期由方波发生器确定,其幅值也由 周期T和参数R、C决定。
(7-12)
电路二:电路一的改型 u o1
- + + A1
R2 R
反向积分电路 C
R01
R02
上行迟滞 比较器 R1
- + + A2
uo
特点:由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成, 迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入,反 相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入。
2 R1 T1 T2 RC ln(1 ) R2 2 R1 T 2 RC ln(1 ) R2
U L U OM (U H U OM )e
T1 RC
f=1/T
(7-8)
方波发生器电路的改进: – uc C R1 R2 +
R
-+ +
– uo
uc C R1
+
R
-+ + R2
UH
-+ +
R2
uo
0 UL uo UOM
t
输出波形:
0 - UOM
t
T
(7-6)
方波发生器各部分的作用: uc – + R C R1 -+ +
uo
R2
RC电路:起反馈和延迟作用,获得一定的频率。
下行迟滞比较器:起开关作用,实现高低电平的 转换。
(7-7)
三、周期与频率的计算
R1 U H U L U OM R1 R2
A( )、F ( )
(7-30)
自激振荡的条件:
A( ) F ( ) 1
F ( ) | F | F
因为: A( ) | A | A
所以,自激振荡条件也可以写成:
(1)振幅条件:
(2)相位条件:
| AF | 1
A F 2n
n是整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈; 振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。
Uo Ui
+90
fo
0
1 3
f
相频特性: arctg 1 ( f f o ) –90 3 fo f
f
(7-36)
二、用运放组成的RC振荡器
R2
R2 因为:A 1 R1
A 0
R C R
_
+
uo
所以,要满足相位 条件,只有在 fo 处
+
C
R1
F 0
AF 1 R2 A 1 R1
R01
uo
uo
T1
T2
- + + A1
R2
R R02
- + + A2
UH
UL T
t
R1
1 T1 U OM dt U H U L 0 RC 1 T2 U d t U U OM L H RC 0
T1 T2 0.5T
1 0.5T R1 U OM dt 2 U om 0 RC R2
(7-33)
§8.5.2 RC振荡电路
一、选频电路
用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路,可选用的 RC 选频网络有多种,这里 只介绍文氏桥选频电路。 R1 C1
U i
U o
R2
C2
(7-34)
R1
C1
U i
U o
R2
C2
U o U i
1 R1 C2 1 (1 ) j( R1C2 ) R2 C1 R2C1
uc
C + R C R R2 反向积分电路 - + +
- + +
uo
R1
R2 方波发生器
电路一:方波发生器 矩形波积分电路三角波 此电路要求前后电路的时间常数配合 好,不能让积分器饱和。
(7-11)
uc
C R1
+
R
C
- + +
R2
u o1 R
R2 Uom
- + +
uo
uo1 uo
R2 上下门限电压:
R1 UH U om R1 R2
R1 UL U om R1 R2
(7-3)
–
uc C R1
+
R
-+ +
uc
U+H
uo
uo
UOM
0
t
R2
二、工作原理
1. 设 uo = + UOM
-UOM
0
t
则:u+=UH 此时,输出给C 充电! 在 uc < UH 时, u- < u+ , uo 保持 + UOM 不变; 一旦 uc > UH , 就有 u- > u+ ,
R1 UH UZ R2
uo uc
(7-22)
工作原理:
- + A1 +
R1 R2
ui uo1
D1
R
D2 R3
uc
C
- A2+ +
uo
uo uc
t
设 uo1=+UZ ,则D2截止,D1导通,U uc H ui 给电容C充电, uo下降,当uo 下降到U+L时uo1翻转到-UZ ,这 UL 时, D1截止,D2导通,电容C快 uo 速放电,uo上升,当uo上升到 UH U+H时uo1翻转到+UZ 。如此周期 变化。 uo为锯齿波。 UL
uo UZ
(7-9)
思考题:点 b 是电位器 RW 的中点,点 a 和点 c 是 b 的上方和下方的某点 。试定性画 出点电位器可动端分别处于 a、b、c 三 点时的 uo - uc 相对应的波形图。
uc C R1 R2
(7-10)
D1
+
D2
RW
a c b
- + +
uo
§8.2 三角波发生器
X o
反馈信号代替了放大 电路的输入信号。
(7-27)
X d
X f
基本放大 电路Ao 反馈电路
F
自激振荡条件的推导
X i
+
–
X d
基本放大 电路Ao
X o
X f
反馈电路
F
AX X o o d FX X f o X X X d i f
1 F 3
(7-37)
R2 2R1
能自行启动的电路(1)
RT 半导体 热敏电阻 起振时,RT略大于2R1, 使|AF|>1,以便起振; uo 起振后,uo逐渐增大则 RT逐渐减小,使得输出 uo为某值时,|AF|=1, 从而稳幅。
t
R C R C
_
+
R1
+
uo
t
Rt
A
(7-38)
uc上升阶段表示式: t uc (t ) U OM (U L U OM )e RC
uc UH t 0 UL
T1
T2
U H U OM (U L U OM )e
T 2 RC
uc下降阶段表示式: t uc (t ) U OM (U H U OM )e RC
T1 时间段,电容 C 通过 R´ 放电 T2 时间段,电容 C 通过 R 充电
uo
t
T1 R R´ R2 T2 + –C
- + +
R1 R2
uo1被嵌位 于±Uz
- + +
uo
充放电的 时间T1、T2可通过 R、R'调整。 当R'=0时,则为锯齿波发生器。
(7-19)
§8.3 锯齿波发生器
X i