波形发生与信号转换电路
脉冲波形产生与变换电路(课件)
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
4
6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
15
图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发
实验四波形发生与变换电路设计
实验四波形发生与变换电路设计实验目的:1.了解波形发生电路的基本原理和设计方法。
2.了解电位器在波形发生电路中的应用。
3.掌握使用运算放大器实现波形发生电路的方法。
4.学会使用双稳态多谐振荡电路。
实验仪器:1.AD623全差动放大器芯片。
2.电位器。
3.电容器。
4.电阻器。
5.示波器。
6.功放芯片。
7.函数发生器。
8.蓝色草图记录纸。
实验原理:1.正弦波发生电路设计:正弦波发生电路是由运算放大器构成的，其主要由一个反相输入端，一个非反相输入端，以及一个输出端组成。
当输入端应用一定的正弦波信号时，通过运算放大器放大后，输出端可以得到相应的正弦波信号。
通过调节反相输入端和非反相输入端之间的电阻比例，可以改变输出端的幅度。
2.方波发生电路设计:方波发生电路是由运放和与运放相关的电阻、电容等元器件组成的。
电容的充放电过程可以实现方波的产生。
当电容放电时，输出端输出低电平，当电容充电时，输出端输出高电平。
通过改变电容的充放电时间和电压比例，可以改变输出端的频率和占空比。
3.三角波发生电路设计:三角波发生电路是由运放和与运放相关的电阻、电容等元器件组成的。
根据电容充放电的特性，可以通过改变电容充放电的时间常数，来实现产生三角波信号。
通过改变电容充放电的时间常数，可以改变输出端的频率。
实验步骤:1.正弦波发生电路设计:(2) 通过一个蓄电池连接 AD623 的 Vref 引脚来为芯片供电。
(3)将正弦波输入电压连接到AD623的非反相输入端。
(4)通过调节电位器的阻值，改变反相输入端和非反相输入端之间的电阻比例。
(5)连接示波器，观察并记录输出端的正弦波形状和幅度。
2.方波发生电路设计:(1)连接运放芯片。
(2)连接电位器，将其接入运放的非反相输入端。
(3)连接一个电容器。
(4)连接电阻器，用于调节电容充电和放电时间。
(5)连接示波器，观察并记录输出端的方波形状和频率。
3.三角波发生电路设计:(1)连接运放芯片。
波形信号发生器电路及程序设计
波形信号发生器电路及程序设计一、实验目的1、了解D/ A 转换与单片机的接口方法。
2、了解D/ A 转换芯片0832 的性能及编程方法。
3、了解单片机系统中利用D/ A 转换芯片产生各种波形信号的基本方法。
二、实验内容1.实验原理图：2、实验内容利用0832 输出一个从-5V 开始逐渐升到0V 再逐渐升至5V，再从5V 逐渐降至0V，再降至-5V 的锯齿波电压。
三、程序程序清单：ORG 0740HHA6S: MOV SP,#53HHA6S1: MOV R6,#00HHA6S2: MOV DPTR,#8000H MOV A,R6 MOVX @DPTR,A MOV R2,#0BH LCALL DELAY INC R6 CJNER6,#0FFH,HA6S2HA6S3: MOV DPTR,#8000H DEC R6 MOV A,R6 MOVX @DPTR,A MOV R2,#0BH LCALL DELAY CJNE R6,#00H,HA6S3 SJMP HA6S1DELAY: PUSH 02HDELAY1: PUSH 02HDELAY2: PUSH 02HDELAY3: DJNZ R2,DELAY3 POP 02H DJNZ R2,DELAY2 POP 02H DJNZ R2,DELAY1 POP 02H DJNZ R2,DELAY RET END 四、实验步骤①把D/A 区0832 片选CS 信号线接至译码输出插孔Y0。
②将+12V 插孔、12V 插孔通过导线连到外置电源上，如果电源内置时，则+12V,-12V 电源已连好。
③将D/A 区WR 插孔连到BUS3 区XWR 插孔。
④将电位器W2 的输出VREF 连到D/A 区的VREF 上，电位器W2 的输VIN 连到+12V 插孔，调节W2 使VREF 为+5V。
⑤用8芯排线将D/A 区D0D7 与BUS2 区XD0XD7 相连。
⑥在P.....状态下，从起始地址0740H 开始连续运行程序(输入0740 后按EXEC 键)。
童诗白《模拟电子技术基础》(第4版)笔记和课后习题(含考研真题)详波形的发生器和信号的转换)【圣才出
第8章 波形的发生器和信号的转换8.1 复习笔记一、正弦波振荡电路1．产生正弦波振荡的条件（1）振幅平衡条件：（2）相位平衡条件：（3）起振条件：2．正弦波振荡电路的组成（1）放大电路：保证电路有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。
（2）选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。
（3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。
（4）稳幅环节：也是非线性环节，使输出信号幅值稳定。
在不少实用电路中，常将选频网络和正反馈网络“合二而一”，且对于分立元件放大电路，也不再另加稳幅环节，而依靠晶体管特性的非线性来起到稳幅作用。
3．判断电路能否震荡的方法（1）观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四个组成部分。
（2）判断电路是否有合适的静态工作点且动态信号是否能够输入、输出和放大。
（3）判断电路是否满足振荡的相位条件、幅值条件。
3．RC 正弦波振荡电路（1）振荡条件：反馈系数，电压放大倍数。
（2）起振条件：，即。
12f R R （3）振荡频率：。
（4）典型的RC 正弦波振荡电路：文氏电桥正弦波振荡电路，如图8.1所示。
图8.1 RC 文氏电桥正弦波振荡电路4．LC正弦波振荡电路（1）谐振时，回路等效阻抗为纯阻性，阻值最大，值为：其中，为品质因数；为谐振频率。
（2）如图8.2所示，LC并联谐振回路等效阻抗为：图8.2 LC 并联网络（3）变压器反馈式振荡电路的振荡频率为：（4）三点式LC 正弦波振荡器（1MHz 以上频率），典型电路如图8.3所示。
(a)电感三点式振荡器(b)电容三点式振荡器图8.3 典型三点式LC正弦波振荡器①组成原则：与晶体管发射极相联的电抗是相反性质的，不与发射极相联的另一电抗是相同性质的。
②振荡频率：计算振荡频率时，只需分离出LC总回路求谐振频率即可。
电容式：电感式：5．石英晶体振荡器（1）石英晶体等效电路：R、C、L串联后与Co并联，如图8.4所示。
脉冲波形的产生与变换
脉冲波形的产生与变换脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。
脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路直接产生所需的矩形脉冲。
这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。
这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。
这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。
下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。
9.1 多谐振荡器自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。
由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
多谐振荡器通常由门电路和基本的RC电路组成。
多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。
9.1.1门电路组成的多谐振荡器多谐振荡器常由TTL门电路和CMOS门电路组成。
由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快, 故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。
(1)由TTL门电路组成的多谐振荡器由TTL门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。
①简单环形多谐振荡器uo(a) (b)图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。
图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。
若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。
图9－1（ｂ）为各点波形图。
简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。
改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。
方波产生和波形变换电路要点
XXXXXXXX学院课程设计说明书课程名称：电力电子技术设计题目：方波产生和波形变换电路班级：XXXXXXXXXXXXXXX姓名：XXXX学号：XXXXXXXXXXX指导老师：XXXX设计时间：XXXXXXXXXXXXX摘要波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。
随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。
本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法，了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点，进一步掌握波形参数的测试方法。
制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。
制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。
输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。
其中比较器与积分电路和反馈网络（含有电容元器件）组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充，放电时间决定了三角波的频率。
最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。
电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。
NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。
关键字：波形、比较器、积分器、MultisimAbstractWaveform generator is widely used in universities and scientific research. With the progress of science and technology, the development of the society, a single waveform generator has can't satisfy people's needs, and our design is a variety of waveform generator. This design introduces the integrated operational amplifier composed of square wave -- -- -- -- -- the design method of the triangle wave, sine wave function generator, understand the multi-function integrated circuit functions and characteristics of function signal generator, further grasp the waveform parameter test methods. To make this kind of function signal generator with low cost, suitable for students learning electronic technology measure. Need only when making individual external components can produce from 1-10 hz, 10-100 hz low distortion of sine wave, triangular wave and square wave pulse signal. The output waveform frequency and duty ratio can also be controlled by current or resistance. The comparator and integral circuit and the feedback network (containing the capacitance component) oscillator, the comparator of square wave by integrating circuit transformation becomes a triangle wave, capacitance charging, discharge time determines the frequency of the triangular wave. Finally using the nonlinear characteristics of the differential amplifier transmission characteristic curve of converting triangular wave into sine wave.Voltage comparator for the square wave output, and connect the integrator by triangle wave, and see the sine wave by triangle wave, sine wave conversion circuit, achieve the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and functional simulation, can quickly, easily and effectively carried out on the circuit design and verification. This design is to use Multisim software to draw and carry on the simulation of circuit diagram.Key words: waveform, comparator, integrator, Multisim目录一、设计目的及要求 (4)1.1设计目的 (4)1..2设计内容与要求 (4)二、函数发生器的组成 (4)2.1原理框图 (4)2.2原理分析 (5)三、系统中各模块设计 (5)3.1 方波-三角波 (5)3.2三角波-正弦波转换电路 (8)3.3总电路图 (10)四、OPA2541的功能介绍 (10)五、结果分析 (11)六、课程设计中的收获和体会 (11)参考文献 (12)附录 (13)方波产生和波形变换电路一、设计目的及要求1.1设计目的1.了解集成运放电路的组成和使用；2.了解集成运放几种典型应用电路的工作原理；3.掌握利用运算放大器设计方波产生电路、波形变换电路和调试的方法。
波形产生电路与变换电路
F
可分解为： A F 1
称为振幅平衡条件。 （n = 0 , 1, 2, …)
A F 2n
称为相位平衡条件。
第八章 波形产生电路与变换电路
说明：对相位平衡条件：
A F (o i ) (F o ) F i
FU 即有： Z U Z U Z [F 1]e
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3
第八章 波形产生电路与变换电路
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3 1 1 则： f T 2R 2 2RC ln(1 ) R3
即：反馈电压与原输入电压的相位差，也就是信号通过基本放 大器、反馈网络的总相移。所以相位平衡条件就是反馈电压和原输 入电压要同相位，即为正反馈。判断的方法就是瞬时极性法。只有 这两个条件同时满足时，电路才能维持自激振荡。振幅平衡条件可 以通过对电路参数的调节容易满足，所以相位平衡条件是电路能否 产生振荡的关键。 3、自激振荡的建立和起振条件： （1）自激振荡的建立：实际上，振荡器在开始起振时不需要信 号源，靠电路中电路接通时的电扰动，这种电扰动中存在着丰富的 成份，包含频率为fo 正弦信号。 （2）选频网络：为了使频率为fo 正弦信号放大—反馈—再放 大——输出，振荡器中还必须有一个选频网络。
图 8 - 12ICL8038管脚图(顶视图)
第八章 波形产生电路与变换电路
§8.3 正弦波产生电路
一、正弦波振荡器的基本原理
1、自激振荡的基本原理及框图：
如下图：输入信号通过基本放大器得 到输出信号，引入负反馈，调节电路参 数，使之反馈信号等于原输入信号，这 样反馈信号就能代替原输入信号，我们 把这样一个没有输入就有输出的闭环系 统称为自激振荡器。
波形的产生与变换
Q L 1 L
R RC
品质因数，Q值越大，选频特性 越好，谐振时阻抗越大。
23
2、变压器反馈式振荡电路
1）组成
反馈线圈L2。将反馈 信号送入放大器输入
端。交换反馈线圈的
两个线头，可使反馈
极性反相。调整反馈
线圈的匝数可以改变
反馈信号的强度。
阻抗变换
共射放大电路
三极管的负载并 作选频网络
24
2）起振条件和振荡频率
的相位关系。
（3）如果ui和uf在某一频率下相位相同，
则电路满足相位的起振条件。否则不满足相 位起振条件。
11
3．振荡频率的估算 振荡频率由相位平衡条件所决定
令 A F 2n
根据该式即可求得满足该条件的频率fo， 此fo即为振荡频率
12
6.1.2 RC正弦波振荡电路
1、文氏电桥（RC串并联）振荡器
晶体不振动时，视为平 板电容 Co：静态电容，很小， 几pF～几十pF
Q值可达104~106。
振动时用LC振荡电路模拟 L：模拟机械振动的惯性， 几十mH～几百mH C：模拟晶片弹性，0.0002 ～0.1pF R：模拟振动的摩擦损耗， 约100Ω
35
4）阻抗特性
串联谐振频率
fs
2
1 LC
并联谐振频率
缺点：振荡频率不宜太高，一般在100MHz以下。
26
3、电感反馈式振荡电路 （电感三点式）
1）组成
三极管的负载并 作选频网络
共射放大电路
反馈元件
27
2）起振条件和振荡频率
电路在LC并联回路谐振时，满足相位平衡条件。
振荡频率即为谐振频率：
fo
2
1 LC
模电波形的发生和信号的转换
放大器用于放大信号，反馈网络 提供正反馈以启动振荡，而选频 网络则确保电路仅产生特定频率
的正弦波。
常见的正弦波产生电路包括RC振 荡器和LC振荡器等。
方波的产生
方波是一种非正弦周期波形，其 特点是信号幅度在两个水平之间
快速切换。
方波的产生通常通过比较器电路 实现，该电路将正弦波输入与参 考电平进行比较，以产生方波输
模电波形的重要性
通信基础
模电波形是通信系统的基础，用 于传输语音、图像、数据等信息。
信号处理
模电波形在信号处理中发挥着重要 作用，如滤波、放大、调制解调等。
测量技术
模电波形在测量技术中用于表示各 种物理量，如电压、电流、温度等。
模电波形的发展历程
模拟信号的起源
数字化时代的到来
可以追溯到19世纪，当时人们开始使 用电话线路传输模拟信号。
程控制。
音频处理领域的应用
音频录制
模拟信号用于音频录制，将声音转换为模拟信号并记录在录音带 上。
音频编辑
模拟信号用于音频编辑，通过音频编辑器对模拟信号进行剪辑、 合成和效果处理。
音频播放
模拟信号用于音频播放，将存储在录音带、CD、DVD等媒体上 的模拟信号还原成声音。
05
模电波形面临的挑战与解决方案
3
温度测量
模拟信号用于测量温度值，通过温度传感器等测 量设备将温度转换为模拟信号进行显示。
控制领域的应用
模拟控制
01
模拟信号用于控制领域的模拟控制，如调节温度、压力、流量
等参数。
伺服系统
02
模拟信号用于伺服系统的控制，通过模拟信号调节伺服电机的
转动角度和速度。
过程控制
03
数字电子技术第7章脉冲波形的产生与变换简明教程PPT课件
v I' vO1 vO __________________ |
于是电路的状态迅速转换为 vO VOH VDD 。
' 由此可知，输入信号 v I 上升的过程中电路的状态发生转换是在 vI VTH 时，把此 时对应的输入电压值称为上限阈值电压，用 VT 表示。
1
使 v O1 迅速跳变为低电平。由于电容上的电压不能跃变，所以v I2 也同时跳变到低电平，并 使 vO 跳变为高电平，电路进入暂稳态。这时即使 vd 回到低电平， vO 的高电平仍将维持。 与此同时，电容C开始充电。
③暂稳态维持一段时间后自行回到稳态。随着充电过程的进行， v I2 逐渐上升，当上升到 略高于 VTH 时，又引发另外一个正反馈过程
根据以上分析，电路中各点电压波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W RC ln VDD 0 RC ln 2 0.69RC VDD VTH
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL VDD
微分型单稳态触发器可以用窄脉冲触发。在 v I 的脉冲宽度大于输出脉冲宽度的情况 下，电路仍能正常工作，但是输出脉冲的下降沿较差。
根据以上分析，电路中各点电压的波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W ( R RO )C ln
VOH VOL VTH VOL
式中RO 为反相器 G 1 输出为低电平时的输出电阻。
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL
积分型单稳态触发器的优点是抗干扰能力较强。它的缺点是输出波形的边沿比较差。 此外，积分型单稳态触发器必须在触发脉冲的宽度大于输出脉冲的宽度时才能正常工作。
模拟电子技术基础第四版课后答案第八章
第8章波形的发生和信号的转换自测题一、改错：改正图所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。
要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。
(a) (b)图解：(a)加集电极电阻R c及放大电路输入端的耦合电容。
(b)变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同名端。
二、试将图所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。
图解：④、⑤与⑨相连，③与⑧ 相连，①与⑥ 相连，②与⑦相连。
如解图所示。
解图三、已知图(a)所示方框图各点的波形如图(b)所示，填写各电路的名称。
电路1为正弦波振荡电路，电路2为同相输入过零比较器，电路3为反相输入积分运算电路，电路4 为同相输入滞回比较器。
(a)(b)图四、试分别求出图所示各电路的电压传输特性。
(a) (b)图解：图(a)所示电路为同相输入的过零比较器；图(b)所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±U T =±U Z。
两个电路的电压传输特性如解图所示。
解图五、电路如图所示。
图(1)分别说明A 1和A 2各构成哪种基本电路； (2)求出u O1与u O 的关系曲线u O1=f (u O )； (3)求出u O 与u O1的运算关系式u O =f (u O1)； (4)定性画出u O1与u O 的波形；(5)说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变？解:(1)A 1：滞回比较器；A 2：积分运算电路。
(2)根据12111112121()02P O O O O N R R u u u u u u R R R R =⋅+⋅=+==++可得：8T U V ±=±u O1与u O 的关系曲线如解图 (a)所示。
(3) u O 与u O1的运算关系式1211121141()()2000()()O O O O O u u t t u t u t t u t R C=--+=--+ (4) u O1与u O 的波形如解图(b)所示。
波形发生与扫频信号发生器电路设计
实验四波形发生与扫频信号发生器电路设计一、实验目的：学习用VHDL设计波形发生器和扫频信号发生器，掌握FPGA对D/A 的接口和控制技术，学会LPM_ROM在波形发生器设计中的实用方法。
二、原理说明：如图11-1所示，完整的波形发生器由4部分组成：∙FPGA中的波形发生器控制电路，它通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据ROM发出地址信号，输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定；当以固定频率扫描输出地址时，模拟输出波形是固定频率，而当以周期性时变方式扫描输出地址时，则模拟输出波形为扫频信号。
∙波形数据ROM中存有发生器的波形数据，如正弦波或三角波数据。
当接受来自FPGA的地址信号后，将从数据线输出相应的波形数据，地址变化得越快，则输出数据的速度越快，从而使D/A输出的模拟信号的变化速度越快。
波形数据ROM可以由多种方式实现，如在FPGA外面外接普通ROM；由逻辑方式在FPGA中实现（如例11-1）；或由FPGA中的EAB模块担当，如利用LPM_ROM实现。
相比之下，第1种方式的容量最大，但速度最慢；，第2种方式容量最小，但速度最最快；第3种方式则兼顾了两方面的因素；∙D/A转换器负责将ROM输出的数据转换成模拟信号，经滤波电路后输出。
输出波形的频率上限与D/A器件的转换速度有重要关系，本例采用DAC0832器件。
DAC0832是8位D/A转换器，转换周期为1µs，其引脚信号以及与FPGA 目标器件典型的接口方式如附图2-15所示。
其参考电压与＋5V工作电压相接（实用电路应接精密基准电压）。
DAC0832的引脚功能简述如下：∙ILE（PIN 19）：数据锁存允许信号，高电平有效，系统板上已直接连在＋5V上。
∙ WR1、WR2（PIN 2、18）：写信号1、2，低电平有效。
∙ XFER(PIN 17)：数据传送控制信号，低电平有效。
∙ VREF（PIN 8）：基准电压，可正可负，－10V～＋10V。
波形的发生和信号的转换
第8章 信号的发生和信号的转换
C' C1C2 C1 C2
第8章 信号的发生和信号的转换
Rb2 Cb
Rb1
＋UCC Rc
－
Re
Ce
C1 L
U f
C2
C
＋
图8.1.10 电容三点式改善型正弦波振荡电路
第8章 信号的发生和信号的转换
1 C'
1 C
1 C1
1 C2
在选用电容参数时, 可使C1>>C, C2>>C, 所以
C' C
第8章 信号的发生和信号的转换
当信号频率足够低时,
1
C1
1
R1, C2
R2,
可得到近
似旳低频等效电路, 如图8.1.2(b)所示。它是一种超前网络。
输出电压 相U•位2 超前输入电压
。U• i
当信号频率足够高时,
1
C1
R1,
1
C2
R2
, 其近似旳
高频等效电路如图8.1.2 (c)所示。它是一种滞后网络。 输
第8章 信号的发生和信号的转换
第8章 信号旳发生 和信号旳转换
8.1 正弦波振荡电路 8.2 电压比较器 8.3 非正弦波发生器 8.4 利用集成运放实现旳信号准换电路
第8章 信号的发生和信号的转换
8.1 正弦波振荡电路
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第7章 波形的发生与信号的转换
§7.3
非正弦波发生电路
一、常见的非正弦波 二、矩形波发生电路
三、三角波发生电路 四、锯齿波发生电路 五、波形变换电路
一、常见的非正弦波
3.几种常用的电压比较器
（1）单限比较器
第7章 波形的发生与信号的转换
只有一个阈值电压
（2）滞回比较器 具有滞回特性 虽有两个阈值电压，但当输入电压向单一方向变化时输出电压仅 跃变一次。
（3）窗口比较器 有两个阈值电压，当输入电压向单一方向变化时，输出电压跃变两次。
另外，还有三态电压比较器。
4.集成运放的非线性工作区
2 R1 T1 1 ln 1 R 2
振荡周期 占空比
2 R1 T2 2 ln 1 R 2
2 R1 R2
R R T q 1 W1 3 T RW 2 R3
T T1 T2 ( RW 2 R3 )C ln 1
第7章 波形的发生与信号的转换
1.电压比较器的功能 对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发 生电路的基本单元电路，可用于信号转换，在测量和控制中 有着相当广泛的应用。 电压比较器能够将模拟信号转换成具有数字信号特点的 二值信号，即输出不是高电平，就是低电平。因此，可用电 压比较器作为模拟电路和数字电路的接口电路。 2.电压比较器的描述方法 电压传输特性 uO＝f(uI) 电压传输特性具有三个要素： （1）输出高、低电平 （2）阈值电压 （3）输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向
同相输入的滞回比较器
uO U Z
uO U Z
求解阈值电压 U T 0
求解阈值电压
uN 0
uP
R2 R1 uI U Z R R R1 R1 1 1
令u N uP ， 得 R U T 1 U Z R2
第7章 波形的发生与信号的转换
讨论：分别求解图示各电路的电压传输特性。锗管的导通电压为0.2V。
UT
R1 U Z R2
4 R1 R4C T R2
讨论:
第7章 波形的发生与信号的转换
电路如图所示，已知集成运放的最大输出电压幅值为±12V， uI的数值在uO1的峰-峰值之间。 （1）分别说明A1、A2、A3各构成哪种基本电路； （2）求解uO3的占空比与uI的关系式； （3）设uI＝2.5V，画出uO1、 uO2和 uO3的波形。
uO U Z
锗管
为使UOL接近0，怎么办？
uO U Z （1）保护输入端
（2）加速集成运放状态的转换
第7章 波形的发生与信号的转换
电压比较器的分析方法：
（1）输出高、低电平，决定于集成运放输出电压的 最大幅值或输出端限幅电路。 （2）阈值电压，写出 uP、uN的表达式，令uP＝ uN， 此时输入电压即为阈值电压。 （3）输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向， 决定于输入电压作用于同相输入端还是反相输入端。
2.方波发生电路组成及工作原理
UZ
UZ
第7章 波形的发生与信号的转换
RC 环节
滞回比较器
正向充电： uO（+UZ）→R3→C→地 反向充电： 地→C→ R3 → uO（－UZ）
R1 U Z UT R1 R2
3.波形分析及主要参数
第7章 波形的发生与信号的转换
利用一阶RC电路的三要素法，
R1 U Z R1 R2
4.占空比可调的矩形波发生电路
第7章 波形的发生与信号的转换
欲改变输出电压的占空比，就必须使电容正向充电和反向充电的时间常数 不同，即两个充电回路的时间常数的参数不同。利用二极管的单向导电性可以 引导电流流经不同的通路，实现占空比可调的矩形波发生电路。
利用一阶RC电路的三要素法， 为了占空比调节范围大，R3应如何取值？
三、三角波发生电路
1.电路组成及工作原理
用积分运算电路可将方波变为三角波。
两个RC环节
第7章 波形的发生与信号的转换
实际电路将两个RC 环节合二为一
UZ
uO要取代uC，必须改变输入端。
为什么采用同相输 入的滞回比较器？
集成运放应用电路的分析方法： 化整为零，分析功能，统观整体，性能估算。
2.三角波-方波发生电路波形分析及主要参数
uO U Z
（3）URL<uI< URH时，
uO 0
讨论：在图示电路中，稳压管的稳定电压UZ=±5V，R1=R2=5k，基准
电压UREF=2V，已知输入电压为三角波，试画出输出电压的波形。
第7章 波形的发生与信号的转换
解:
uO 5V
UT
R2 U REF 2V R1
第7章 波形的发生与信号的转换
≈电路如图所示。 （1）分别说明A1和A2各构成哪种基本电路； （2）求出uO1与uO的关系曲线uO1＝f（uO）； （3）求出uO与uO1的运算关系式uO＝f（uO1）； （4）定性画出uO1与uO的波形； （5）说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变？
1. 若电压传输特性曲线左右移动，如何修改电路？
2. 若电压传输特性曲线上下移动，如何修改电路？
3. 若改变输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向，如何修改电路？
四、窗口比较器
设外加参考电压U RH U RL
第7章 波形的发生与信号的转换
（1）uI>URH时，
uO U Z
（2）uI<URL时
三、滞回比较器
第7章 波形的发生与信号的转换
uO U Z u N uI
R1 uO uP R1 R2
令 uN uP
uO
+UZ
U TH
R1 U Z R1 R2
－UTH
O
－UZ
+UTH
uI
讨论：如何改变滞回比较器的电压传输特性
第7章 波形的发生与信号的转换
第7章 波形的发生与信号的转换
讨论：设计一个电压比较器，使其电压传输特性如图所示。除稳压管
的限流电阻外，要求所用电阻阻值在20～100k之间。
分析 :
uO 6V
R1 R2 u uI uP O R1 R2 R1 R2
uN 0
令 uP u N
UTH
讨论:
第7章 波形的发生与信号的转换
电路如图所示，已知R1=10k，R2=20k ，C=0.01μ F， 集成运放 的最大输出电压幅值为±12V，二极管的动态电阻可忽略不计。试 求： （1）电路的振荡周期； （2）画出uO和uC的波形。
讨论:
第7章 波形的发生与信号的转换
图示电路为某同学所接的方波发生电路，试找出图中的三个错误， 并改正。
矩形波 三角波 锯齿波
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尖顶波 阶梯波
二、矩形波发生电路
第7章 波形的发生与信号的转换
矩形波发生电路是其它非正弦波发生电路的基础。若方波电压加在 积分运算电路的输入端，则输出就获得三角波电压；若改变积分电路正 向积分和反向积分时间常数，使某一方向的积分常数趋于零，则可获得 锯齿波。
脉冲宽度
T R3C 2
f (t ) f () [ f (0) f ()]e t /
U T U Z [UT U Z ]e
振荡周期
占空比
2 R1 T 2 R3C ln 1 R 2 Tk q 50% （方波） T
UT
第7章 波形的发生与信号的转换
电路特征：集成运放处于开环，或只引入正反馈。
理想运放工作在非线性区的特点： 1) 净输入电流为0 2) if
if uP uN uP uN
then then
uO U OM uO U OM
5.教学基本要求
1)电路的识别及选用 2)电压传输特性的分析
二、单限比较器
第7章 波形的发生与信号的转换
1 1 T 2 uO1dt uO1dt uO (0) uO 0 R3C R3C
振荡周期
振荡频率
4 R1 R3C T R2 R2 f 4 R1 R3C
R1 U T U Z R2
如何调整三角波的幅值和频率？
四、锯齿波发生电路
二极管限幅电路使净输 入电压最大值为±UD 必要吗？
输出端的限幅电路
第7章 波形的发生与信号的转换
为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。
U OH U Z 1 U D 2 U OL (U Z 2 U D1 )
U OH U Z
U OL U D 0.2V
uO/V
+5
－2
O
uI/V
－5
讨论：在图示电路中，已知R1=50k，R2=100k ，稳压管的稳定电压
±UZ= ± 9V，输入电压uI的波形如图所示，画出输出电压uO的波形。
第7章 波形的发生与信号的转换
分析 :
uO 9V
UT
R1 U Z 3V R1 R2
滞回比较器具有一定 的抗干扰能力
第7章 波形的发生与信号的转换
讨论：在图示电路中，稳压管的稳定电压UZ=5V，正向导通电压为0.7V。
（1）画出比较器的电压传输特性； （2）若ui=6sinɷt（V），UR为方波如图所示，试画出uo的波形。
第7章 波形的发生与信号的转换
讨论：在图示为光控电路的一部分，将连续变化的光电信号转换成离散信