波形产生和变换电路
8波形的产生和转换电路
振荡条件 幅度平衡条件 相位平衡条件
AF 1
AF 1
AF = A+ F= 2n
(5-4)
起振条件和稳幅原理
振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一 些，即要求:
| A F |1
这称为起振条件。
. . 既然 | A F | 1 ，起振后就要产生增幅振荡，需要靠三
一、 LC并联谐振回路选频特性 1. 等效阻抗 一般有 R L 则
1 ( R jL) jC Z 1 R jL jC 1 当 0 LC
Z L C 1 ) C
等效损耗电阻
R j(L
时， 电路谐振。 0
1 LC
为谐振频率
L Q 谐振时 阻抗最大，且为纯阻性 Z 0 Q 0 L RC 0C 其中 Q 0 L 1 1 L 为品质因数 R 0 RC R C 同时有 I I Q I 即 I I I
(5-2)
8.1.1 概述
一、 产生正弦波的条件 传递函数
AVF sCR A( s ) 1 (3 - AVF ) sCR ( sCR )2
令
AVF A0 3 - AVF 1 0 RC
Q 1 3 AVF
图7.4.18二阶压控型BPF
得
A0 A( s ) 1 s
s Q 0 ( s )2
(5-28)
电感线圈L1和L2是一个线圈，2点是中间抽头。如果设 某个瞬间集电极电流减小，线圈上的瞬时极性如图所示。反 馈到发射极的极性对地为正，图中三极管是共基极接法，所 以使发射结的净输入减小，集电极电流减小，符合正反馈的 相位条件。
图a 共基
图b 共射
集成运算放大器组成的波形变换与产生电路
Vi V Ref
Vo VOM Vi A V Ref Vo V Ref Vi
t
VO VOM t -VOM
- V OM
（b）传输特性 （c）波形变换 图 6—1 开环比较器及其传输特性 如果引入正反馈，可以构成具有回线形状传输特性的滞回比较器。图 6—2 (a) 所示为 一反相输入的滞回比较器，该电路 当 VO = VOM 时
R1 R ⋅C R2
R1 VZ R2
5．正弦波信号发生器 图 6—6 所示电路是由运放构成的 RC 桥式振荡电路，它是由选频网络（为 RC 串并联 网络，它兼作正反馈网络）和同相输入比例放大器组成。
R 10K C 0.01uF
Vf
A
VO Rf D1 R2 10K D2
R 10K
C 0.01uF R1 10K RP 47K
R1 V R2 Z
V VZ
VO1 VO2
A1
R2
R 10K R5 10K
2K
A2
VO2
R1 10K
20K VZ 6V
t
- R1 VZ R2 - VZ
DZ
（a）三角波发生器电路图 ( b) 波形图 图 6—5 三角波发生器
设电源接通时， VO1 = VZ ，则 VO 2 线性下降，当 VO 2 下降到 −
（a）滞回比较器
Vi + R47K Dz
Vo
±Vz ±6V
图 6—3
具有限幅的滞回比较器
3．方波发生器 方波发生器是一种能产生方波的信号发生电路， 由于方波包含各次谐波分量， 因此方波
发生器又称为多谐振荡电路。 方波发生器的基本电路如图 6—4 所示，它是由一个反相输入的滞回比较器（其传输特 性见图 6—2 (b)）和一个 RC 积分电路组成。
波形产生与波形变换电路的设计与仿真
践，理论与实践结合，可以使学生更好地理解相关理论知识，提升学生的基本技能，与此同时提高学生的创新能力，又为进一步将理论应用于实践提供了锻炼的机会。
实践教学手段包含专业课程相关的实验、实训以及课程设计等。
与单纯的理论授课相比较，实践实验教学环节更能激发学生的学习兴趣，提高学生的实践动手能力，尤其设计性的实践环节，更能提升学生运用理论基础知识进行相关课题的设计能力。
通常情况下，对于设计性实践内容，需要学生根据选题及设计要求，独立或分组完成相应的方案设计，交给指导老师审阅，之后进行硬件组装调试，从而整体完成对电子电路的工程实践操作。
在传统的设计过程中，学生首先要查阅相关资料，结合设计要求确定合理的整体框架，然后设计电路，选择合适的元件进行电路组装调试。
通常，这种传统的设计方式需要花费学生包括指导教师大量的时间，耗时耗力，并且在电路设计调试结果出不来的情况下，很难更改电路，以至于很难顺利完成相应内容设计。
随着电子计算机技术的不断发展，与此同时出现了很多电路设计相关的EDA仿真软件，在电路设计中起到了很大的作用，使学生的电路设计能力以及设计水平在很大程度上得到了提高和改善。
Multisim仿真软件就是一款比较有效且简单易学的电路设计仿真软件。
Multisim仿真软件主要是在计算机上实现电子电路功能的设计以及性能分析，使学生设计的电路只需模拟调试成功即可组装电路，既节约了设计时间，又可避免在这一设计过程中采用传统方式可能带来的元件损耗，这是对传统实践教学方法的充实与改进，它使设计的方法和手段现代化[1]。
利用Multisim仿真软件这款电路设计与仿真的EDA软件，使实践教学环节更加丰富有趣，学生根据虚拟仪器仪表的测试等，合理设计自己的内容，对于进一步提高实践教学当今社会，随着电子技术的飞速发展，基本已经不存在纯手工设计电子产品。
对于现代化的电子产品设计的过程，首要的工作是确定产品要实现的功能，接着对电路原理图进行设计、进行PCB 版图设计、结合程序设计等步骤，这些设计工作都是在计算机上得以实现。
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
波形产生电路与变换电路
通常定义矩形波为高电平的时间T2与周期T之比为占空 比D, 即
D T2 T
第八章 波形产生电路与变换电路
R
RW
RW′
图
VD2
8–5
△
uC
－ ∞ Ro
＋
占
C
＋
uo
空 比
可
调
R3 VDz3
R2
VDz4
±Uz
电 路
D T2 RW' rd1 R T RW rd1 rd2 2R
第八章 波形产生电路与变换电路
8.1.3 锯齿波产生电路
R3
△ △
R2
－ ∞ Ro A1 ＋
uo1
＋
VDz3
C VD1
RW′
RW VD2
－∞
A2 ＋ ＋
uo
R′
VDz4
±Uz
R″
图 8 – 8 锯齿波产生电路
第八章 波形产生电路与变换电路
uo uo1
Uz
R2 R3
U
z
O
R2 R3
Uz
－Uz
T1
T2
第八章 波形产生电路与变换电路
8.1.2 三角波产生电路
R3
R2
C
△ △
－ ∞ Ro A1 ＋
uo1 R
－∞
＋ VDz1
A2 ＋ ＋
uo
R′
±Uz
VDz2
R″
图 8 – 6 三角波产生电路
第八章 波形产生电路与变换电路
1. 工作原理
uo1
＋Uz
O
t
－Uz
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。
脉冲 波形的产生和变换
第一节佛教
2.佛教的基本教义 (1)四谛说 四谛是佛教各派共同承认的
基础教义。所谓“谛”，有“真理”或“ 实在”，的意思，是印度哲学通用的概念 。“四谛”就是佛教中的四条真理，即苦 谛、集谛、灭谛和道谛。由于这四条是神 圣的真理，所以“四谛”又称为“四圣谛 ”。其核心是宣扬整个世界和全部人生为 无边之苦海。四谛又可分为两部分，苦、 集二谛说明人生的本质及其形成的原因， 灭、道二谛指明人生解脱的归宿和上解一页脱下一之页 返回
部派佛教时期(约前4世纪中叶一1世纪中 叶)公元前4世纪至公元1世纪，即释迎牟 尼去世后的100年到400年间，佛教教团 出现了分裂。最初分为尊崇传统、保守旧 规的上座部和较为进取、强调改革上和一页发下一展页 返回
第一节佛教
大乘佛教时期(约1世纪中叶7世纪)大约在 公元1世纪左右，佛教发生了大的分化， 分出大乘佛教和小乘佛教。从此，佛教发 展进入了一个新的阶段。“乘”，是“承 载”或“道路”的意思，大乘是大道，小 乘即是小道。小乘和大乘两派，对佛教教 义的解释和理解有分歧。小乘保持原来的 教义，以释迎牟尼为教主，以《阿含经》 为主要经典。大乘则对原有的教义有所修 正、有所发展，认为三世十方有无数佛， 并以《般若经》、《维摩经》、《法华经
藏传佛教主要是印度密教与藏区本教融合 形成的具有西藏地方色彩的佛教，俗称喇 嘛教。流传于中国的藏、蒙古、裕固、纳 西等民族地区，以及不丹、锡金、尼泊尔 、蒙古和俄罗斯的布里亚特等国家和地区 。它的经典属于藏语，故亦称藏语上系一页佛下一教页 返回
第一节佛教
3.佛教在中国的传播 佛教自印度传入中国以后，经过流传发展
波形的分析及其应用。 4.了解555定时器内部结构框图、基本原理及典型应用。
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第一节 概述
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。
波形产生电路
VR：门限电压
当VR=0时，即输入端电压和 零电平比较，称为过零比较器
过零比较器的波形变换作用：
-
为了使电压比较器的输出与后面电路的电平配合， 可在比较器的输出回路接一个由限流电阻R3 与双向稳压 管DZ 组成的限幅电路---限幅比较器。
同相输入有限幅的过零比较器
反相输入有限幅的过零比较器
2．迟滞比较器 迟滞比较器：单限比 较器的输出端通过电阻R4 引回到同相输入端构成
其门限电平VT由VR和vo共同决定
当输出为高电平时，vo=+ VZ,此时同相输入端的电压 称为上限门限电平VT+，当输出为低电平时，vo=- VZ,此 时同相输入端的电压称为下限门限电平VT－，
VT VT
R4 R2 VR VZ R2 R4 R2 R4 R4 R2 VR (VZ ) R2 R4 R2 R4
1 令： 0 f 2RC
F
1 f0 f 3 j( ) f0 f
当 f = f0
1 F 3
即：当 f = f0 时，RC串并联电路为正反馈选频网络。
Z1 当 f = f0
1 F 3
Z2
根据起振条件， AF 1
须
A 3
Rf R1
根据同相比例放大电路的增益 A 1 得电感L的作Fra bibliotek：为增大频率范围
变容二极管结电容-电压变化关系曲线
第五章小结： 1. 正弦波振荡器由放大电路、 正反馈网络和选频电路、稳 幅环节组成 2.振荡平衡条件：振幅平衡条件和相位平衡条件 ＿振幅平衡条件 AF 1
A F 2n（n为整数） ＿相位平衡条件（正反馈）
2．迟滞比较器
脉冲波形的变换与产生 数字电路知识点汇总
第八章 脉冲波形的变换与产生555定时器及其应用 1.电路结构及工作原理 555定时器内部由分压器、 电压比较器、RS 锁存器（触发器）和 集电极开路的三极管T 等三部分组成， 其内部结构及示意图如图22a)、22b)所示。
在图22b ）中，555定时器是 8引脚芯卡，放电三极管为外接电 路提供放电通路，在使用定时 器时，该三极管集电极 （第7脚）一般要接上拉电阻，1C 为反相比较器，2C 为同相比较器，比较器的基准电压由 电源电压CC V 及内部电阻分压 比决定，在控制CO V （第5脚）3V cc触发输入VI2阀值输入VI1控制电压VCO 12345678GND 触发输出复位控制电压阀值放电V cc 555图22b) 引脚图悬空时，CC R V V 321=、CC R V V 312=;如果第5脚外接控制电压， 则=1R V CO V 、212=R V CO V ，d R 端（第4脚）是复位端，只要d R 端加上低电平，输出端（第3脚）立即被置成低电平，不受其它输入状态的影响，因此正常工作时必须使d R 端接高电平。
由图22a)，1G 和2G 组成的RS 触发器具有复位控制功能，可控制三极管T 的导通和截止。
由图22a)可知，当1i V >1R V （即1i V >CC V 32）时，比较器1C 输出0=R V当2i V >2R V （即>2i V CC V 31）时，比较器2C 输出1=S VRS 触发器Q ＝03G 输出为高电平，三极管T 导通，输出为低电平（0=o V ）当1i V <1R V （即1i V <CC V 32）,2i V CC V 31<时，比较器1C 输出高电平，1=R V ，2C 输出为低电平0=S V基本RS 触发器Q ＝1，3G 输出为低电平，三极管T 截止，同时4G 输出为高电平。
当1i V >1R V （即1i V >CC V 32）时，比较器1C 输出0=R V当2i V <2R V （即2i V CC V 31<）时，比较器2C 输出0=S V⇒1G 、2G 输出Q ＝1，1=Q 同进T 截止，4G 输出为高电平 这样，就得到了表２所示555功能表。
波形产生电路与变换电路
波形产生电路与变换电路波形产生电路：产生各种周期性的波形。
波形变换电路：将输入信号的波形变换成为另一种形状。
§1 非正弦波产生电路矩形波、锯齿波、三角波等非正弦波，实质是脉冲波形。
产生这些波形一般是利用惰性元件电容C和电感L的充放电来实现的，由于电容使用起来方便，所以实际中主要用电容。
一、利用电容器充放电产生脉冲波形(产生脉冲波形的基本原理)电路如下图，如果开关K在位置1，且稳定，突然将开关K扳向位置2，则电源U CC通过R对电容C充电，将产生暂态过程。
τ－时间常数，它的大小反映了过渡过程(暂态过程)的进展速度，τ越大，过渡过程的进展越慢。
τ近似地反映了充放电的时间。
u c(0+)—响应的初始值u c(∞)—响应的稳态值对于充电，三要素的值分别为：u c(0+)=0 u c(∞)=U CCτ充＝RC稳定后，再将开关K由位置2扳向位置1，则电容器将通过电阻放电，这又是一个暂态过程，其中三要素为u c(0+)=U CC u c(∞)=0 τ放＝RC改变充放电时间，可得到不同的波形。
如果τ充=τ放=RC<<T，可得到近似的矩形波形；如果τ充=τ放=RC>>T，可得到近似的三角波形；如果τ充> >τ放，且τ充>>T，可得到近似的锯齿波形。
将开关周期性性地在1和2之间来回扳动，则可产生周期性的波形。
在具体的脉冲电路里，开关由电子开关完成，如半导体三极管来完成，电压比较器也可作为开关。
我们讨论用电压比较器的积分电路组成的非正弦波产生电路。
二、矩形波产生电路1. 基本原理利用积分电路(RC电路的充放电时的电容器的电压)产生三角波，用电压比较器(滞回)(作为开关)将其转换为矩形波。
2. 工作原理电路如图充电放电3. 振荡周期的计算，其中：，，代入上式得：同理求得：则周期为：从前面我们可知，矩形波的占空比为占空比可调电路如图所示：可求出占空比：占空比：三、三角波产生电路1．电路组成从矩形波产生电路中的电容器上的输出电压，可得到一个近似的三角波信号。
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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（2）验证幅度平衡条件 在输出为稳定的最大不失真正弦波情况下，测量 v+（vf）、v-、vO，验证同相比例放大器放大倍数 是否等于3（v+、v-、vO均为有效值，用交流毫伏表 测量）。
3、三角波信号发生器 用示波器观察vO1、vO2的波形，测量三角波的
峰峰值VO2m，周期T，且和理论值相比较。
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4．正弦波信号发生器
（1）适当调节电位器RP，使电路产生振荡，用示 波器观察输出波形，应为稳定的最大不失真正弦波， 测量输出电压的大小VOm（峰值），周期T，计算 出振荡频率f， 且与理论值相比较。
当 V+＞0时 A1输出为正，即VOБайду номын сангаас = +Vz；当 V+＜0 时， A1输出为负 即 VO1 = -Vz
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8
A2构成反相积分器
VO1 为正时， VO2 负向线性变化，当VO2负向变化略低 于线性RR变12 V化Z ，，当滞VO回2正比向较变器化翻略转高，于VORR112变V 为Z ，负滞，回V比O2较正器向再线次性
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(2)RC 选频网络
RC 选频网络的转移电压比及其频率特性如下所示：
H(j)U U 1 212Rj2 CR 2jC 3RC
当该=网络0时具|H有(带j通0)|滤=1波/3特,可性编(辑，p0pt)=其0中。心频率0=1/RC
。
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(3)RC选频振荡器
将RC 选频网络和同 相放大器按照右图连接
可编辑ppTt 2RCln1(2R R12)
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4．方波和三角波发生器
构成：由正向施密特触发器和集成运放组成的积分电路组成
正向施密 特触发器
RC积分器
图6 方波和三角波发生器电路
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方波和三角波发生器的工作原理
A1构成正滞回比较器，正负向触发电平分别为：
V1
R1 R2
VZ
V2
R1 R2
VZ
二 实验原理
1．函数信号产生方案
•对于函数信号产生电路，有多种实现方案，如 模拟电路实现方案、数字电路实现方案(如 DDS方式)、模数结合的实现方案等。
•本实验的函数信号产生电路采用全模拟电路的 实现方案。本实验选用最常用的，线路比较简 单的电路加以分析。如采用文氏电桥电路构成 正弦波发生器、采用施密特触发器构成多谐振 荡产生方波、采用积分电路产生三角波。
起来，调节电位器使得
放大器的放大倍数等于
3时，可以得到一个等
幅的正弦振荡。振荡的
频率由RC选频网络确 定。
fo
1 2πRC
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(4) R C桥式正弦振荡电路实用电路
在放大电路的负反馈回路里 加入非线性元件D1，D2来自动 调整负反馈放大电路的增益，从 而维持输出电压幅度的稳定。
当输出电压的幅度较小时， 电阻R2两端的电压低，二极管 D1、D2截止，负反馈系数由R2、 RP及R1决定；当输出电压的幅 度增加到一定程度时，二极管 D1、D2在正负半周轮流工作， 其动态电阻与R4并联，使负反 馈系数加大，电压增益下降。输 出电压的幅度越大，二极管的动 态电阻越小，电压增益也越小， 输出电压的幅度保持基本稳定。
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（4）正弦波发生器
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四、实验内容与要求
1、滞回比较器 （1）观察输入、输出波形。 输入加正弦信号，频率f = 1kHZ，大小vi = 2V（有 效值），用双踪示波器同时观察vi，vO的波形。
（2）观察、测量传输特性曲线。 将示波器置于X-Y显示方式，vi、vO分别从X、Y通 道输入。观察传输特性曲线，测出传输特性曲线输出 电压的上、下限幅值，输入电压的两个门限电压值。
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注意：数字示波器DS5000 X-Y显示方式的 使用方法
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2、方波信号发生器 观察vO、vC的波形，分别在R = 10K、R = 20K
的情况下测量vO、vC的峰峰值VOPP、VCPP，振荡周 期T，频率 f ，且和理论值相比较。
注意：Rp逆时针旋到底(R = 10K), Rp顺时针旋到 底(R = 20K),
VZ
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（2）正向施密特触发器
VR1R 1R2VOR1R 2R2Vi
图4 正向迟滞比较器 图5 电压传输特性
因为电路翻转时：V+≈ V- =0 所以正负向触发电平分别为：
V1
R1 R2
VZ
V2
R1 R2
VZ
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5
3．方波发生器 •用施密特触发器的构成多谐振荡器产生方波
VC的波形
•输出方波的周期为
翻转使VO1变为正，周而复始，产生方波VO1和三角波VO2 。
滞回比较器再次翻转使VO1变为正，周而复始， 产生方波和三角波
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三角波的峰值
VO2m
R1 R2
VZ
三角波周期 T 4 R1 R C
R2
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5．R C桥式正弦振荡电路
(1)RC选频振荡器由以下两部分电路组成： •RC 选频网络 •由运算放大器构成的同相放大器
R C桥式正弦振荡电路
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为了维持振荡输出，必须让
1 Rf 3 R3
为了保证电路起振，
1 Rf 3 R3
Rf RW(R4//rD)
电路的振荡频率 ： f
1
2RC
起振的幅值条件 ： R f 2
R3
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R C桥式正弦振荡电路
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了且反波馈形调失R整f真电）最阻，小R使P。电（如路即不起改能振变， 起振，则说明负反馈太强， 应真严适重当，加则大应R f适，当如减波少形R失f。
波形产生和变换电路
一、实 验 目 的 二、实验原理
三、实验电路和线路板
四、实验内容与要 求
五、预习要求及思考题
六、实验报告可编及辑p思pt 考题
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一 实验目的
1．掌握运放在开环、正反馈下的工作特点 2．掌握比较器电路的工作原理 3．掌握方波、三角波和正弦波发生器的电路构成及
其工作原理
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2
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3
2．滞回比较器（施密特触发器 ）
（1）负向施密特触发器
滞回比较器的电路图如图1所示，由于正反馈作用，这种比较器的门 限电压是随输出电压VO的变化而变化。
图1 迟滞比较器
图2 波形变换
图3 电压传输特性
正负向触发电平分别为：
V1
R 可编辑1ppt R1 Rf
VZ
V2
R1 R1 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（粗调），而 调节R作量程内的频率细调。
R C桥式正弦振荡电路
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三、实验电路和线路板
1、线路板
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2、原理线路图 （1）滞回比较器
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（2）方波发生器
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（3）方波发生器和三角发生器