实验十 波形产生电路实验 ppt课件
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《波形的产生与变换》PPT课件
7.4.3 施密特触发器的应用 1 波形变换
D
GND UCO
2 脉冲波的整形 数字系统中的矩形脉冲在传输中经常发生 波形畸变。经施密特触发器整形后便可获得较 理想的矩形脉冲波。
U+
U–
在传输的信号上出现附加噪声，经整形后 仍会得到较理想的矩形脉冲波。
U+ U–
3 脉冲鉴幅 将幅度不同、不规则的脉冲信号加到施密特触发器 的输入端时，能选择幅度大于U+的脉冲信号进行输出 ，具有脉冲鉴幅的功能。
第 7 章
波形的产生与变换
7.1 概述 7.2 RC正弦波振荡器 7.3 集成555定时器 7.4 施密特触发器 7.5 单稳态触发器
7.6 多谐振荡器
7.1概述
理想脉冲信号
tW
0.5Um
Um
脉冲幅度Um：脉冲电压的最大幅度值。
脉冲宽度tw：从脉冲前沿的0.5Um起到脉冲后沿的0.5Um 为止的一段时间。
7.4.2 由555定时器构成的施密特触发器
+VCC 8 4 6 7 555 3 5 1 (a) 电路 +VCC1 R
ui UT+ UT－
2VCC/3 VCC/3 t
uo1 uo uCO
控制电压 调节回差
uo
0
ui
2
0 (b) 工作波形
t
（1）当 ui ＝0 时，由于比较器 C1 =1、C2=0，触发器置 1，即 Q＝1、Q 0 ， uo1 ＝uo ＝1。ui 升高时，在未到达 2VCC/3 以前，uo1 ＝uo ＝1 的状态不会改变。
（2）ui 升高到 2VCC/3 时，比较器 C1 输出为 0、C2 输出为 1，触发器置 0，即 Q＝ 0 、 Q 1 ， uo1 =uo=0 。此后， ui 上升到 VCC，然后再降低，但在未到达 VCC/3 以前，uo1 ＝uo＝0 的状态不会改变。
波形发生电路
波形发⽣电路实验⼗波形发⽣电路⼀、实验⽬的：1、掌握波形发⽣电路的结构特点和分析、计算、测试⽅法。
2、熟悉波形发⽣器的设计⽅法。
⼆、实验仪器：1、双踪⽰波器2、信号发⽣器3、数字万⽤表4、交流毫伏表5、直流电源三、实验原理及测量⽅法：⾮正弦波产⽣电路，⼀般由电⼦开关（电压⽐较强），外加反馈⽹络构成闭环电路形成。
常⽤的波形发⽣电路有⽅波、三⾓波、锯齿波发⽣器等。
1、⽅波发⽣器电路如图1所⽰，集成运放和电阻R 2、R 3、R 4构成滞回电压⽐较器，作为电⼦开关使⽤，R 1、C 相串联作为具有延迟作⽤的反馈⽹络，整个电路是⼀个闭环电路。
设电路刚加电时，Uc =0，且滞回⽐较器的输出电压为Uz ，则集成运放同相输⼊端此时的电位为223()Z R U U R R +=+⽽同时Uz 通过R 1向C 充电，Uc 由零逐渐上升，当Uc>U +时，Uo 从Uz 跳变为-Uz ，则223()Z R U U R R +=-+同时，电容C 通过R 1放电，使Uc 逐渐下降，⼩于U +时，Uo ⼜跳变为Uz ，回到初始状态，如此周⽽复始，产⽣振荡，输出⽅波。
图1 ⽅波发⽣器该⽅波发⽣器输出的⽅波振荡周期21322ln(1)R T R C R =+2、占空⽐可调的矩形波发⽣电路通常将矩形波⾼电平的时间与周期时间之⽐称为占空⽐。
⽅波的占空⽐为50%。
如果需要产⽣占空⽐⼩于或⼤于50%的矩形波，则应设法使⽅波发⽣电路中电容的充电时间常数与放电时间常数不相等。
图2电路中利⽤⼆极管的单向导电性可以构成占空⽐可调的矩形波发⽣电路。
C1100nF图2 占空⽐可调的矩形波发⽣电路该电路发⽣的矩形波振荡周期2132(2)ln(1)w R T R R C R =++占空⽐'1112w w R R T T R R +=+ 调节电位器Rw 可使输出矩形波的占空⽐变化。
3、三⾓波发⽣电路上述⽅波发⽣器中Uc 的波形近似三⾓形，但其线性度⽐较差。
波形发生及变换电路.ppt
第9章 波形发生及变换电路
9.3.1 LC 并联网络的选频特性
YYYjjjCCCRRR1j11jjLL
RRR2 22 R(R(R(LL)L2))22jjCC
RR2 2(L(LL)L2)22
图 9.3.1 LC并联电路
C L
0 电路发生并联谐振。
R2 (L)2
一般 R L
则
1 ω0 L ω0C
用同轴电位器实现f0的 微调。
图 9.2.9 振荡频率的调节
第9章 波形发生及变换电路
1
R2
R28
2
电子琴的振荡电路
R27
3
R26
4
RF1 RF2
D1
R25
5
R24
6
R23
7
R22
1
R21
R1 C
C
D1 _
+ +
Rf
可调
uo 功率放 大器
第9章 波形发生及变换电路
例9.2.1 试用相位平衡条件判断如图9.2.6(a)所示电路能否产
RR
F
FF
U ff UU Oo
ZZ2 2 ZZ1 1ZZ2 2
R
R
1 1jRjCRC
1 1 1
1
3
1
jjCC1 1jRjCRC
3 j( 0 ) 式中: 0 = 1/RC
1
j(RC
1)
RC
0
幅频特性： F
1
32 ( 0 )2
Z1 o
0
Z2
相频特性：
0
F arctan 0 3
1.分析电路的结构 (1)检查电路的基本组成，看电路是否包括放大电路、 反馈网络、选频网络和稳幅环节。 (2)检查放大电路直流通路，看静态工作点是否合适。 (3)检查交流通路，看信号能否输入、输出和放大， 即能否保证放大电路正常工作。
波形发生电路课件
始的突然增大, 电路受到扰动, 在放大器的输入端产生
一个微弱的扰动电压ui, 经放大器放大、 正反馈, 再放 大、 再反馈……, 如此反复循环, 输出信号的幅度很快增
加。 这个扰动电压包括从低频到甚高频的各种频率的
谐波成分。 为了能得到我们所需要频率的正弦波信号, 必须增加选频网络, 只有在选频网络中心频率上的信号 能通过, 其他频率的信号被抑制, 在输出端就会得到如 图7.3的ab段所示的起振波形。
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡电路的基础知识 1. 自激振荡现象 扩音系统在使用中有时会发出刺耳的啸叫声, 其形
成的过程如图7.1所示。
扩音机 扬声器 话筒
图 7.1 自激振荡现象
2. 自激振荡形成的条件 可以借助图７.２所示的方框图来分析正弦波振荡
形成的条件。
2 . Ui S 1 . ＋ Uf － ＋ . Uid －
电压作为放大器的输入电压, 当f=f0时, RC串并联网络的相位
移为零, 放大器是同相放大器, 电路的总相位移是零, 满足相 位平衡条件, 而对于其他频率的信号, RC串并联网络的相位
移不为零, 不满足相位平衡条件。 由于RC串并联网络在 f=f0
时的传输系数F＝1/3, 因此要求放大器的总电压增益Au应大 于3, 这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足
1 R1 C2 1 (1 ) j (R1C2 ) R2 C1 R2C1
在实际电路中取C1=C2=C, R1=R2=R, 则上式可简化为
其模值
相角
1 3 j (RC ) RC 1 F F 1 2 2 3 (RC ) RC 1 RC RC F arctan 3
精品课件-波形发生电路
则 PV=VCC/2• IC1=VCC2/2πRL = 4 Pom /π
最大转换效率ηm ηm = Pom / PV = 4 /π≈78.5 %
最大管耗PTm PTm1 = PTm2=≈0.2Pom
（4）交越失真 由于工作电太低，输出信号
的交界处呈现交越失真，这是 乙类功放所必然产生的。
解决办法：适当提高工作点， 将电路变成甲乙类功放。
5．能否振荡的判断
（1）首先分析是否具备正弦振荡的四个组成部分 （选频网络和正反馈网络常由同一部分构成）；
（2）分析放大器能够正常放大工作（一般检查静态 工作点）；
（3）分析电路是否满足自激振荡条件（振幅条件容 易满足，一般判断相位条件，即是否正反馈）。
7.2 RC正弦振荡器
1．RC选频网络
在RC串并联网络中，当ω=ω0 =1/RC时， Fmax=1/3 且φF=0 ， 其他频率信号的F显著 变小。且φF≠0
2．三极管几种工作状态
三极管的不同工作状态，决定了不同类型的功放。
（1） 甲类工作状态 静态工作点位于放大区中央。
（2） 乙类工作状态 静态工作点位于截至区边缘。
（3） 甲乙类工作状态 静态工作点位于放大区下端（靠近截至区）。
（4） 丙类工作状态 静态工作点位于截至区内 。
3．甲类功率放大器
三极管工作在甲类状态，但 受输出限制，功率较小。
（2）振荡频率 f0=1/2πRC
调节双联电阻或双联电容即可调节振荡频率。
（3）振荡条件 放大器的 Au = 1+Rt/R1 正反馈系数F = 1/3 只要选取Rt＞2R1 ， 就有Au＞3 ，从而满足起振条
件FA＞1。
随着振荡的加强，电流变大，Rt阻值变小，使得FA = 1 ，满足平衡条件，则振荡一直稳定进行下去。
最大转换效率ηm ηm = Pom / PV = 4 /π≈78.5 %
最大管耗PTm PTm1 = PTm2=≈0.2Pom
（4）交越失真 由于工作电太低，输出信号
的交界处呈现交越失真，这是 乙类功放所必然产生的。
解决办法：适当提高工作点， 将电路变成甲乙类功放。
5．能否振荡的判断
（1）首先分析是否具备正弦振荡的四个组成部分 （选频网络和正反馈网络常由同一部分构成）；
（2）分析放大器能够正常放大工作（一般检查静态 工作点）；
（3）分析电路是否满足自激振荡条件（振幅条件容 易满足，一般判断相位条件，即是否正反馈）。
7.2 RC正弦振荡器
1．RC选频网络
在RC串并联网络中，当ω=ω0 =1/RC时， Fmax=1/3 且φF=0 ， 其他频率信号的F显著 变小。且φF≠0
2．三极管几种工作状态
三极管的不同工作状态，决定了不同类型的功放。
（1） 甲类工作状态 静态工作点位于放大区中央。
（2） 乙类工作状态 静态工作点位于截至区边缘。
（3） 甲乙类工作状态 静态工作点位于放大区下端（靠近截至区）。
（4） 丙类工作状态 静态工作点位于截至区内 。
3．甲类功率放大器
三极管工作在甲类状态，但 受输出限制，功率较小。
（2）振荡频率 f0=1/2πRC
调节双联电阻或双联电容即可调节振荡频率。
（3）振荡条件 放大器的 Au = 1+Rt/R1 正反馈系数F = 1/3 只要选取Rt＞2R1 ， 就有Au＞3 ，从而满足起振条
件FA＞1。
随着振荡的加强，电流变大，Rt阻值变小，使得FA = 1 ，满足平衡条件，则振荡一直稳定进行下去。
波形产生及变换电路PPT课件
(a)
(b)
图7.13 例题7.1的电路图
15.11.2020
27
5、石英晶体LC振荡电路
利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡 电路，如图7.14所示。
15.11.2020
(a)串联型 f0 =fs （b）并联型 fs <f0<fp
图7.14 石英晶体振荡电路
28
石英晶体的
阻抗频率特性曲
RC文氏桥振荡
电路的稳幅作用是
靠热敏电阻R4实现 的。R4是正温度系数热敏电阻，当输出电压 升高，R4上所加的电压升高，即温度升高， R4的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。 反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系
15.11.2020 数，应放置在R3的位置。见图11.03。
16
采用反并联二极管的稳幅电路如图7.4所示。
的的阻Q值抗很接高近，为可零达。到几千以上，所示电路可以
获得很高的振荡频率稳定性。
29
7.2 非正弦波发生电路
1、方波发生电路 2、三角波发生电路 3、锯齿波发生电路
15.11.2020
30
1、方波发生电路
方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路 构成的，电路如图7.16所示。
(1)工作原理
电源刚接通时, 设
即
••
AF 1
15.11.2020
5
正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分: (1) 放大电路。 (2) 反馈网络。 (3) 选频网络。 (4) 稳幅电路。 判断一个电路是否为正弦波振荡器, 就看其组成是否 含有上述四个部分。
15.11.2020
6
判断振荡的一般方法是:
(1) 是否满足相位条件, 即电路是否为正反馈, 只有满足 相位条件才有可能振荡。
波形发生器实验重点幻灯片PPT
Xi + –
X i d 基 本 放 大 X o 电 路 A
号输出。
Xf
振荡电路的输入信
号是从自己的输出端反
响回来的。
变成了正
反馈网络 F
2. 产生原因
反响
在在高中频频区区或，低X·i频d和区X·，f同·当相X，·id和此X时f在为某负一反特馈定。频率下，产生附 加相移达到180，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了 正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。
波形发生器实验重点幻灯 片PPT
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8.1 信号发生电路
随着集成运放技术的开展，目前集成运放的应 用几乎渗透到电子技术的各个领域，除运算以外，还 可以对信号进展处理，变换和测量，也可以用来产生 正弦信号和各种非正弦信号：三角波、矩形波、锯齿 波等
a b
设Rwa> Rwc
c
uo
UOM
t 0 - UOM
8. 2 三角波发生器
从以下图的电容C1输出，便可得到一个近似的三角波。 但由于其充电电流i充=〔UO1-UC1〕/R3 随t 而下降，因此 uC 输出的三角波线性较差。为此，只要保证恒流充电即可。 于是后面又增加了一个积分电路。其原理分析如下。
C1
在实用电路中，将方波发生电路中的RC充、放电回路用 积分运算电路来取代，滞回比较器和积分电路的输出互为另 一个电路的输入，如以下图所示。其虚线左边为同相输入滞 回比较器，右边为积分运算电路。滞回比较器输出为方波， 经积分运算电路后变换为三角波，波形如以下图所示。因为 U_为虚地，所以I充=UO1/ R3为定值〔因为UO1为方波， 恒流充电〕。
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实验十 波形产生电路实 验
①写出设计报告，提出元器件清单。
②组装、调整RC正弦波振荡电路，使 电路产生振荡输出。
③当输出波形稳定且不失真时，测量 输出电压的频率和幅值。检验电路是否 满足设计指标，若不满足，需调整设计 参数，直至达到设计要求为止。
④改变有关元件，使振荡频率发生变 化。记录改变后的元件值，测量输出电 压的频率。
R C 2 1 f023.1 1 4 50 3.0 1 8 14 0 (s)
（2）确定R、C的值 为了使选频网络的特性不受运算放大器输入电阻和输出电阻的影响。按：
Ri R R0 关系选择R的值。其中：Ri（几百kΩ以上）为运算放大器 同相端的输入电阻。R0（几百Ω以下）为运算放大器的输出电阻。 因此，初选R=R1=R2=10kΩ，则：
2011.5.27 16:30-----18 :30 指导教师：张艳花 座位号：01（签到时的序号）
实验十 波形产生电路实验
1.实验目的
通过设计性实验，全面掌握波形 发生电路理论设计与实验调整相结合 的设计方法。
2.设计题目
设计一个振荡频率为500Hz的RC 正弦波振荡电路，自选集成运算 放大器。
（4）确定稳幅电路及其元件值。 稳幅电路由R5和两个接法相反的二极管D1、D2
并联而成，如图1所示。稳幅二极管D1、D2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ选用 温度稳定性较高的硅管。且二极管D1、D2的特性必 须一致，以保证输出波形的正负半周对称。
由于二极管的非线性会引起波形失真，因此，为 了减小非线性失真，可在二极管的两端并上一个阻值 与rd（rd为二极管导通时的动态电阻）相近的电阻Rf。 （Rf一般取几千欧，在本例中取Rf=2k。）
C 3 .1 1 0 1 8 13 0 4 0 0 .31 18 7 0 F 0 .03 u1 F8
取标称值：C=C1=C2=0.033uF=33nF
（3）确定 R ' 和RF(在图1中 RF Rf Rp)的值。
由振荡的振幅条件可知，要使电路起振，RF应略大于2 R ' ， 通常取RF=2.R1' 。以保证电路能起振和减小波形失真。另外，为 了满足RR=' //RF的直流平衡条件，减小运放输入失调电流的影响。 由RF=2.1R ' 和R= R '//RF可求出
4 设计电路
（1）根据设计题目要求，选择电路形式。如图1所示。
选
频
放
网
大
络
电
路
图1.RC正弦波振荡器
（2）计算和确定电路中的元件参数 （3）选择集成运放 （4）调试电路，使该电路满足指标要求
实验十 波形产生电路实验
μΑ741参数：
Aod=105dB；rid=2MΩ； ro=1kΩ； fH=10Hz
。 引脚说明：
2脚IN--：反相输入端 3脚IN+：同相输入端 6脚OUT：放大器输出端 4脚V--：负电源入端（-12V） 7脚V+：正电源入（+12V）
电路设计步骤举例如下（写在准备报告里）
1.根据设计要求，选择图1所示电路。 2.计算和确定电路中的元件参数。
（1）根据振荡器的频率，计算RC乘积的值。
计算后的元器件参数
RC正弦波振荡器
R ' 3 .1 R 3 .1 1 0 130 1.8 4 13 0 2 .1 2 .1
取标称值: R' 15k
所以:
R F 2 .1 R ' 2 .1 1 1 5 3 0 3 k 2
为了达到最好效果, RF与 R ' 的值还需通过实验调整 后确定。在实验电路中，RF用100K的滑动变阻器代替。