第7讲.波形发生与电源电路仿真

正弦波信号产生电路 例. RC双T反馈式振荡器 两个稳压管D1、D2具有稳压的功能，用于改善输出波形。
Baidu Nhomakorabea
7
驰张振荡电路 方波－三角波发生器 由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括迟滞比 较器和RC积分器两大部分。 将迟滞比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，则比较器 A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波反馈到比较 器，触发比较器自动翻转形成方波。
3
正弦波信号产生电路
调整反馈电阻 Rf（调 RP），使电 路起振，且波形失真最小。如不能 起振，则说明负反馈强，应适当加 大Rf。 改变选频网络的参数C或 R，即可 调节振荡频率。一般采用改变电容 C作频率量程切换，而调节R作量程 内的频率细调。
4
正弦波信号产生电路 RC移相式振荡电路
三节RC移相网络，实现180o移相 调节Rf＝R4，使Av适当，以满足起振条件 振荡频率
8
驰张振荡电路 例. 方波－三角波发生器电路
三角波
方波
方波幅度：Vo1m＝VZ+VD＝4.7V 三角波幅度：Vo2m＝－Vo1mR1/Rf 振荡频率：
f0 ≈
Rf 4 R1 R 2 C
9
驰张振荡电路 脉冲和锯齿波发生器 脉冲与方波相比，高低电平持续时间不等； 锯齿波与三角波相比，上升边和下降边不等。
12
LC振荡电路
电容反馈三点式振荡器
振荡频率
fo = 2π L
1 C 4 C5 C 4 + C5
13
LC振荡电路
电感反馈三点式振荡器
振荡频率
fo =
1 2π ( L1 + L2 + 2 M ) C2
14
LC振荡电路
克拉波振荡电路
1 , C1 >> C3 , C2 >> C3 振荡频率 fo = 2π LC3
17
线性稳压电源
18
集成稳压器
19
集成稳压器 输出可调三端集成稳压器及其应用
调节电位器R1的值可以改变输 出电流。对固定的R1值，改变 例. 用LM117构成的高精度可调恒流源 负载RL的值，电流表读数不变。
20
集成稳压器
例. 输出为正电压可调的稳压电路 电位器R3阻值取500Ohm，当R3阻值变化时，输出电压在1.2V～23V变化
在迟滞比较器的一个输入端 加参考电压UR，使上下门限 电压不对称，从而改变电容 充放电的速度，则会使方波 发生器高低电平的持续时间 不等。
10
驰张振荡电路
比较器的上、下门限电压分别为：
Uth+ = Uth− = Rf RP Uom + U R ≈ 3.16V R f + RP R f + RP Rf RP Uon + U R ≈ −0.57V R f + RP R f + RP
振荡频率： fo = 1/(T1 + T2 ) = 237Hz
11
LC振荡电路
振荡器中的LC谐振回路，用于选频，使得振荡器只有在某一频率 时才能满足振荡条件。 LC振荡器振荡应满足两个条件： ¾ 相位平衡条件，反馈信号与输入信号同相，保证电路正反馈。 ¾ 振幅平衡条件，反馈信号的振幅应该大于或等于输入信号的振 幅，即 | AF |≥1 中，A为放大倍数， F为反馈系数。
END
21
集成稳压器使用注意事项 ¾ 在实际应用中，为防止温度过高时稳压性能将变差、甚至损坏，一 般应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条 件下不用）。 ¾ 当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块 三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N倍1.5A。但需注意： 并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保 证参数的一致；另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集 成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。
通常的波形产生方法
¾ 专门的波形产生芯片，如MAX038等 ¾ 直接数字合成（DDS）芯片，如AD9850、AD9854系列 ¾ 直接用DAC产生 ¾ 用晶振经信号变换产生 ……
2
正弦波信号产生电路 RC文氏电桥振荡电路
振荡频率
1 f0 ≈ 2π RC
起振条件
A > 3
其中RC串、并联电路构成 正反馈支路，同时兼作选频 网络，R1、R2、RP＝ R3、 及二极管等元件构成负反馈 和稳幅环节。
脉冲高、低电平持续时间：
⎛ 2RPU ⎞ T1 = R1C1 ln ⎜1 + = 0.933ms ⎜ R (U − U ) ⎟ ⎟ f R ⎠ ⎝ ⎛ 2RPU ⎞ T2 = R1C1 ln ⎜1 + = 0.556ms ⎜ R (U + U ) ⎟ ⎟ f R ⎠ ⎝
Uom = −Uon = U = U Z + U D = 4 + 0.7 = 4.7V
22
集成稳压器使用注意事项 ¾ 在使用时必须注意Uo 和Ui 之间的关系。以LM7805为例，该三端稳 压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少应大于7V，这样输入输 出之间有2－3V及以上的压差，保证使调整管工作在放大区。但压差 取得过大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即既保 证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏大。 ¾ 另外一般在三端稳压器的输入输出端接一个二极管，用来防止输入 端短路时,输出端存储的电荷通过稳压器而损坏器件。
15
LC振荡电路
西勒振荡电路
振荡频率 fo =
1 2π L( C2 +C6 )
,C5 >> C2,C1 >> C2
16
电源电路 直流稳压电源是电子设备中能量的提供者。对直流电源的要求是：输 出电压的幅值稳定、平滑、变换效率高、负载能力强、稳定性好。
例. 220V/50Hz市电经降压、整流、滤波和稳定4个环节变换成稳定的直流电压
f0 ≈
1 2π 6 RC
?
R＝R1＝R2＝R3，C＝C1＝C2＝C3
5
正弦波信号产生电路 RC双T反馈式振荡电路
振荡频率
f0 ≈
1 5 .8 R C
⎧ ⎪ 起振条件 ⎨ ⎪ ⎩
双T负反馈网络（完成选频作用）。
R′ ≤
R 2 AF > 1
电路特点: 选频特性好，调频困难，适于产生单一频率的振荡。
6
波形发生与电源电路仿真
北京航空航天大学电子信息工程学院 信号与信息处理教研室 孙进平（82317240）sunjinping@buaa.edu.cn
1
信号产生电路
信号产生电路是电子系统中的重要组成部分。信号产生电路从直流 电源获取能量，转换成负载上周期性变化的交流振荡信号。若振荡 频率单一，为正弦波信号发生电路；若振荡频率含有大量谐波，称 为多谐振荡，如矩形波、三角波等。