模块六 非正弦交流电路的分析 《电路基础》课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为了使输出电压有确定的数值并改善大信号时的传输特性，通常 在比较器的输出端接上限幅器，如图6-8(a)所示。图中，R=1 kΩ，DZ1、 DZ2采用IN5229，UZ1=UZ2=4.3 V。
图6-8 限幅电压比较器
实践操作 测量方波信号
1.实践要求
按图6-9所示连接电路，连接好信号发 生器和示波器，调节信号发生器的频率， 观察并记录示波器上的波形。
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-11 三角波发生器电路
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-12 滞回比较器和积分电路输出波形
实践操作 测量三角波信号
1.实践要求
按图6-13连接电路，接入方波信号，并 通过示波器进行观察。
实践操作 测量三角波信号
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实践器材
集成块μA741，电阻（10 kΩ）2个
当uO为正（记作U+）时，有
U RfR2R2U
任务一 认识方波信号发生电路
图6-3 滞回比较器
任务一 认识方波信号发生电路
则当uI＞U∑后，uO即由正变负（记作U-），此时U∑变为－U∑。 故只有当uI下降到－U∑以下，才能使uO再度回升到U+，于是出现图63(b)所示的滞回特性。－U∑与U∑的差别称为回差，改变R2的数值可 以改变回差的大小。当输入的信号为正弦信号时，输出的信号为方波， 如图6-4所示。
图6-4 滞回电路的输入、输出信号
任务一 认识方波信号发生电路
2.零电平比较 器
零电平比较器主要用来将输入信号与零电位进行比较，以决定 输出电压的极性，电路如图6-5所示。放大器接成开环形式，信号ui 从反向端输入，同相端接地。
图6-5 零电平比较器电路
任务一 认识方波信号发生电路
当输入信号uI<0时，输出电压uO为正极限值UOM。由于理想运放的 电压增益Au→∞，故当输入信号由小到大，达到UI=0时，即U+=U－的时 刻，输出电压uO由正极限值UOM翻转到负极限值－UOM。当uI>0时，输 出电压uO为负极限值－UMO。
任务二 认识三角波信号发生电路
二 三角波信号发生电路
在实用电路中，三角波信号一般是将方波信号通过积分电路 后转换而得到的，如图6-11所示，该三角波发生器是由滞回比较 器和积分电路组成的，虚线左侧为同相输入滞回比较器，右侧为 积分电路。滞回比较器输出方波，经积分电路后变换为三角波。 滞回比较器和积分电路输出波形如图6-12所示。
模块六 非正弦交流电路 的分析
了解方波和三角波发生电路的工作原理；
知 识
掌握非正弦交流信号的分析方法；
目
了解非正弦周期信号的分解和谐波分析方法；
标
了解谐波的危害及防范方法。
任务一 认识方波信号发生电路
图6-1 矩形波信号
任务一 认识方波信号发生电路
图6-2 方波信号
任务一 认识方波信号发生电路
实践操作 测量方波信号
2.实践器材
集成块μA741，5.1 kΩ和10 kΩ 电阻各1个
二极管（IN4470）2个，导线若干
可调直流稳压电源、示波器、 信号发生器各1台
实践操作 测量方波信号
3.实践步骤
（1）按图6-9所示连接好电路，当uI悬空时测得uO。 （2）当uI输入频率为1 kHz、有效值为1 V的正弦波电压时，观察 uO波形。 （3）改变uI幅值，观察uO变化。将以上测量结果记录于表6-1中。
二 方波信号发生电路
1.滞回比较器
在实际工作时，如果uI恰好在过零值附 近，则由于零点漂移的存在，uO将不断由
一个极限值转换到另一个极限值，这在控 制系统中对执行机构是很不利的。因此， 需要输出特性具有滞回现象。
任务一 认识方波信号发生电路
如图6-3(a)所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路 到同相输入端，若uO改变状态，∑点也随着改变电位，使过 零点离开原来位置。
表6-1 测量方波信号记录表
任务二 认识三角波信号发生电路
一 三角波电路的特点
扫描电路分水平扫描和垂直扫描两种，可以一行或一帧地对CRT 进行扫描。扫描时电子束从第一行（帧）的一端开始扫到另一端，马 上返回扫描第二行（帧）。三角波的特点是电压渐渐增大后突然降到 零，因而适用于扫描电路。
图6-10 三角波信号
因此，输出翻转的临界条件是U+=U－=0，即
任务一 认识方波信号发生电路
图6-6 基本过零比较器的传输特性
任务一 认识方波信号发生电路
假设输入信号uI为正弦波，在uI过零时，比较器的输出就跳变一次。 因此，uO为正、负相间的方波电压，如图6-7所示。
图6-7 比较器的输入与输出波形
任务一 认识方波信号发生电路
图6-14 接入信号后的测量电路
实践操作 测量三角波信号
表6-2 三角波信号测试记录表
电容（22 nF）1个，导线若干 可调直流稳压电源、示波器、
信号发生器各1台
实践操作 测量三角波信号
3.实践步骤 （1）在面包板上连接图6-13所示电路。
图6-13 测试电路图
实践操作 测量三角波信号
（2）在输入端接入幅值为1 V，频率分别为200 Hz、1 kHz、 2 kHz的方波信号，在输出端接入示波器，如图6-14所示。观察信 号的变化，并画出其方波和三角波电压波形图（电压值、周期）， 并记录入表6-2中。
图6-8 限幅电压比较器
实践操作 测量方波信号
1.实践要求
按图6-9所示连接电路，连接好信号发 生器和示波器，调节信号发生器的频率， 观察并记录示波器上的波形。
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-11 三角波发生器电路
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-12 滞回比较器和积分电路输出波形
实践操作 测量三角波信号
1.实践要求
按图6-13连接电路，接入方波信号，并 通过示波器进行观察。
实践操作 测量三角波信号
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实践器材
集成块μA741，电阻（10 kΩ）2个
当uO为正（记作U+）时，有
U RfR2R2U
任务一 认识方波信号发生电路
图6-3 滞回比较器
任务一 认识方波信号发生电路
则当uI＞U∑后，uO即由正变负（记作U-），此时U∑变为－U∑。 故只有当uI下降到－U∑以下，才能使uO再度回升到U+，于是出现图63(b)所示的滞回特性。－U∑与U∑的差别称为回差，改变R2的数值可 以改变回差的大小。当输入的信号为正弦信号时，输出的信号为方波， 如图6-4所示。
图6-4 滞回电路的输入、输出信号
任务一 认识方波信号发生电路
2.零电平比较 器
零电平比较器主要用来将输入信号与零电位进行比较，以决定 输出电压的极性，电路如图6-5所示。放大器接成开环形式，信号ui 从反向端输入，同相端接地。
图6-5 零电平比较器电路
任务一 认识方波信号发生电路
当输入信号uI<0时，输出电压uO为正极限值UOM。由于理想运放的 电压增益Au→∞，故当输入信号由小到大，达到UI=0时，即U+=U－的时 刻，输出电压uO由正极限值UOM翻转到负极限值－UOM。当uI>0时，输 出电压uO为负极限值－UMO。
任务二 认识三角波信号发生电路
二 三角波信号发生电路
在实用电路中，三角波信号一般是将方波信号通过积分电路 后转换而得到的，如图6-11所示，该三角波发生器是由滞回比较 器和积分电路组成的，虚线左侧为同相输入滞回比较器，右侧为 积分电路。滞回比较器输出方波，经积分电路后变换为三角波。 滞回比较器和积分电路输出波形如图6-12所示。
模块六 非正弦交流电路 的分析
了解方波和三角波发生电路的工作原理；
知 识
掌握非正弦交流信号的分析方法；
目
了解非正弦周期信号的分解和谐波分析方法；
标
了解谐波的危害及防范方法。
任务一 认识方波信号发生电路
图6-1 矩形波信号
任务一 认识方波信号发生电路
图6-2 方波信号
任务一 认识方波信号发生电路
实践操作 测量方波信号
2.实践器材
集成块μA741，5.1 kΩ和10 kΩ 电阻各1个
二极管（IN4470）2个，导线若干
可调直流稳压电源、示波器、 信号发生器各1台
实践操作 测量方波信号
3.实践步骤
（1）按图6-9所示连接好电路，当uI悬空时测得uO。 （2）当uI输入频率为1 kHz、有效值为1 V的正弦波电压时，观察 uO波形。 （3）改变uI幅值，观察uO变化。将以上测量结果记录于表6-1中。
二 方波信号发生电路
1.滞回比较器
在实际工作时，如果uI恰好在过零值附 近，则由于零点漂移的存在，uO将不断由
一个极限值转换到另一个极限值，这在控 制系统中对执行机构是很不利的。因此， 需要输出特性具有滞回现象。
任务一 认识方波信号发生电路
如图6-3(a)所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路 到同相输入端，若uO改变状态，∑点也随着改变电位，使过 零点离开原来位置。
表6-1 测量方波信号记录表
任务二 认识三角波信号发生电路
一 三角波电路的特点
扫描电路分水平扫描和垂直扫描两种，可以一行或一帧地对CRT 进行扫描。扫描时电子束从第一行（帧）的一端开始扫到另一端，马 上返回扫描第二行（帧）。三角波的特点是电压渐渐增大后突然降到 零，因而适用于扫描电路。
图6-10 三角波信号
因此，输出翻转的临界条件是U+=U－=0，即
任务一 认识方波信号发生电路
图6-6 基本过零比较器的传输特性
任务一 认识方波信号发生电路
假设输入信号uI为正弦波，在uI过零时，比较器的输出就跳变一次。 因此，uO为正、负相间的方波电压，如图6-7所示。
图6-7 比较器的输入与输出波形
任务一 认识方波信号发生电路
图6-14 接入信号后的测量电路
实践操作 测量三角波信号
表6-2 三角波信号测试记录表
电容（22 nF）1个，导线若干 可调直流稳压电源、示波器、
信号发生器各1台
实践操作 测量三角波信号
3.实践步骤 （1）在面包板上连接图6-13所示电路。
图6-13 测试电路图
实践操作 测量三角波信号
（2）在输入端接入幅值为1 V，频率分别为200 Hz、1 kHz、 2 kHz的方波信号，在输出端接入示波器，如图6-14所示。观察信 号的变化，并画出其方波和三角波电压波形图（电压值、周期）， 并记录入表6-2中。