7.波形产生和变换电路
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脉冲信号的产生及波形变换
7.1 多谐振荡器
一、 由门电路构成的多谐振荡器 二、由555定时器构成的多谐振荡器 三、 多谐振荡器的应用
3
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1、RC环形多谐振荡器
G1 ui1 &
G2 ui2 & uo2
R
C
G3 ui3 & RS
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
24
第7章 脉冲信号的产V生DD及波形变换
ui
ui
号
发
生
器
FF1 Q1 FF2
Q2 FF14 Q14 FF15 Q15 分
C1
C1
C1
C1
频
电
f0
f1
f2
f14
f
路
32768Hz 16384Hz 8192Hz 2Hz
1Hz 17
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
模拟声响电路
VCC
R1
84
7
一、 由门电路构成的多谐振荡器 二、由555定时器构成的多谐振荡器 三、 多谐振荡器的应用
3
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1、RC环形多谐振荡器
G1 ui1 &
G2 ui2 & uo2
R
C
G3 ui3 & RS
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
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第7章 脉冲信号的产V生DD及波形变换
ui
ui
号
发
生
器
FF1 Q1 FF2
Q2 FF14 Q14 FF15 Q15 分
C1
C1
C1
C1
频
电
f0
f1
f2
f14
f
路
32768Hz 16384Hz 8192Hz 2Hz
1Hz 17
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
模拟声响电路
VCC
R1
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精品课件-电子线路基础(第二版)(闵锐)-第7章
解 本电路稳压管跨接于输出端与反相输入端之间，假设 稳压管均截止，则运放工作在开环状态，输出不是高电平，就是 低电平，这样势必导致一定有一稳压管击穿而工作在稳压状态， 从而构成负反馈支路。反相输入端“虚地”，限流电阻R上的电流 iR等于稳压管电流iZ，输出电压为±UZ，该电路的优点为输入电压、 电流均较小，易于保护输入级。 另外，由于运放工作在线性区， 因而在输入电压过零时，运放内部晶体管无须从饱和区逐渐变到 截止区，或从截止区逐渐变到饱和区。
第7章 信号产生与转换电路 第7章 信号产生与转换电路
7.1 电压比较器 7.2 非正弦波发生器 7.3 正弦波发生器 7.4 精密整流电路
第7章 信号产生与转换电路
7.1 电 压 比 较 器
电压比较器是对两个模拟输入电压进行比较，并将比较结 果输出的电路。通常两个输入电压一个为参考电压uR，另一个为外 加输入电压ui。比较器的输出有两种可能状态：高电平或低电平， 因此集成运放常常工作在非线性区。由于输出只有高低两种状态， 是数字量，因此比较器往往是模拟电路与数字电路的接口电路。
输出电压uo波形。
解 比较器中运放为开环结构，工作在非线性区，输 出电压uo为稳压管的正负高低电平值±5 V。
为UOL=-5（V1，）解当得u-当>uu+i，>-即R21 RV1R时2 ，ui 输R出1 R为2RU2 UOL=RE-F5
0
V。
时，输出
UOH=5
V（，2解）得当当u-u<iu<+-时2 ，V时即R，1 R1输R2出ui为 URO1HR=25R2
第7章 信号产生与转换电路 图7-11 例7-3 电压传输特性和电路图
第7章 信号产生与转换电路
由
u
第7章 信号产生与转换电路 第7章 信号产生与转换电路
7.1 电压比较器 7.2 非正弦波发生器 7.3 正弦波发生器 7.4 精密整流电路
第7章 信号产生与转换电路
7.1 电 压 比 较 器
电压比较器是对两个模拟输入电压进行比较，并将比较结 果输出的电路。通常两个输入电压一个为参考电压uR，另一个为外 加输入电压ui。比较器的输出有两种可能状态：高电平或低电平， 因此集成运放常常工作在非线性区。由于输出只有高低两种状态， 是数字量，因此比较器往往是模拟电路与数字电路的接口电路。
输出电压uo波形。
解 比较器中运放为开环结构，工作在非线性区，输 出电压uo为稳压管的正负高低电平值±5 V。
为UOL=-5（V1，）解当得u-当>uu+i，>-即R21 RV1R时2 ，ui 输R出1 R为2RU2 UOL=RE-F5
0
V。
时，输出
UOH=5
V（，2解）得当当u-u<iu<+-时2 ，V时即R，1 R1输R2出ui为 URO1HR=25R2
第7章 信号产生与转换电路 图7-11 例7-3 电压传输特性和电路图
第7章 信号产生与转换电路
由
u
波形发生电路原理
波形发生电路原理波形发生电路是一种电子电路，用于产生特定形状和频率的电压或电流波形。
它通常由活动元件（例如晶体管、集成电路）和被动元件（例如电阻、电容）组成。
波形发生电路的原理基于信号的周期性。
一般来说，波形发生电路需要一个参考信号（例如时钟信号、振荡器信号），根据参考信号的周期和幅值来产生期望的波形。
具体的原理取决于所采用的电路拓扑和元件类型。
常见的波形发生电路包括正弦波发生器、方波发生器、矩形波发生器和三角波发生器等。
下面以正弦波发生器为例，介绍其工作原理：1. 整体思路：正弦波发生器的核心思想是利用反馈机制，将一个信号通过放大和滤波处理后再输入到自身，形成一个稳定的正弦波输出。
2. 振荡器电路：正弦波发生器的关键是振荡器电路，它负责产生频率恒定的振荡信号。
常见的振荡器电路包括LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。
以LC振荡器为例，它由电感(L)和电容(C)构成，并配合放大元件组成正反馈网络。
3. 放大器电路：振荡器电路生成的振荡信号较弱，需要经过放大器电路放大后才能得到理想的输出。
这里可以采用放大器电路，如共射放大电路或运算放大器等。
4. 滤波器电路：放大器电路放大信号后，仍然会存在一些杂散信号或高频成分。
因此，需要使用滤波器电路，如低通滤波器或带通滤波器，将不需要的信号滤除，只保留所需的正弦波信号。
通过以上的电路组合，正弦波发生器可以实现将一个参考信号转换成期望频率和幅度的正弦波输出。
实际设计时，需要根据具体要求选择合适的元件和电路拓扑，以实现所需的波形。
需要注意的是，不同类型的波形发生器可能有不同的电路原理和参数设置，本文所述仅作为示例，具体应用需根据实际情况进行调整和优化。
模拟电子技术基础 科学出版社 廖惜春 (最完整版)(包括选择题+填空题)第7章 波形产生电路B
1 o o 时，相移 F 0 。则 A F 360 ，满足相位平衡条件，电路能振荡。 2πRC 1 1 （2）RC 串并联电阻网络当频率 f f o 时，反馈系数 F 。要让振荡器振荡起来，必须 3 2πRC
当频率为 f f o 满足起振的幅值条件即 A F 1 ，即 A 3 。 T1、T2 构成的放大电路是具有级间反馈的多级放大电路，级间反馈类型为电压串联负反馈。根 据深度负反馈条件，电压放大倍数的估算，有
f0
1 2 LC
2 LC L L1 L2 2M
f0
1
2 LC C C2 C 1 C 1 C 2
f0
1
2 LC 1 C C0 1 1 1 C1 C 2 C 0
f0
1
结构复杂，分布电 容大，频率在几兆 赫到十几兆之间。
输出信号高次谐波 分量较大，波形质 量较差。
0.04 uF C R 68 k C
Rc 1
Rc 2 T2 Rf Re1
U CC
T1
R
C1
C2 uo
Re 2
例7-1图
解： （1）电路中的反馈信号可以看作从 T1 的栅极输入，从 T2 的集电极输出。放大电路是两级，第 一级是共源放大电路，相移为 180o，第二级是共射放大电路，相移也为 180o，故放大电路总相移 ， A 360o 。该正弦波振荡电路的选频网络为 RC 串并联电阻网络，其相移范围为（－90o～＋90o）
R
uc
-
振荡周期
R3
输出幅值
R1 ) R2
T 2 RC ln(1 2
uo
U o U z
方波 发生器
C
用555定时器组成的脉冲电路
端为低电平。
（4）放电管V（也称开关管）和输出缓冲器门2和门3：
V为N沟道增强型MOS管，当OUT为低电平时，V的栅极电位为 高电平，V导通; 当OUT为高电平时，V的栅极电位为低电平，
V截止。 门2和门3为输出缓冲器，用来提高定时器的带负 载能力， 同时也隔离负载对定时器的影响。
2． CC7555
的多谐振荡器。 本节主要介绍用集成定时器构成的多谐振 荡器和频率稳定性高的石英晶体振荡器。 多谐振荡器的符 号如图9.3.1所示。
G
图7.3.1 多谐振荡器符号
7.3.1 由555定时器构成的多谐振荡器
1． 工作原理
图7.3.2（a）所示为由CC7555构成的多谐振荡器电路，
R1、 R2和C是外接定时元件。 电路的工作波形如图7.3.2
由于电路中接入了石英晶体，这个振荡器只能谐振在
频率f0上。对于TTL门，R1、R2通常取0.7～2kΩ，而对于C MOS门取10～100MΩ。电容C1、C2作为非门间的耦合，其容 抗对石英晶体的谐振频率f0应可忽略不计。
在振荡器输出端再加一级反相器， 可以提高带负载 能力， 改善输出波形。
图7.3.6（a）是在输出端加一级分频后再输出的可以 产生两相时钟信号的电路， 7.3.6（b）是其工作波形。
保证参考电压不变。
（2）比较器：集成运算放大器A、B组成两个电压比较器，
每个比较器的两个输入端标有+号和-号。当U+＞U-时，比较器 输出高电平; 当U+<U-时，比较器输出低电平。
（3）基本RS触发器：R、S的值取决于比较器A、B的输 出。R端为RS触发器的复位端，该端为低电平时，Q=0，OUT
0.5 Um 0.1 Um
Um
（4）放电管V（也称开关管）和输出缓冲器门2和门3：
V为N沟道增强型MOS管，当OUT为低电平时，V的栅极电位为 高电平，V导通; 当OUT为高电平时，V的栅极电位为低电平，
V截止。 门2和门3为输出缓冲器，用来提高定时器的带负 载能力， 同时也隔离负载对定时器的影响。
2． CC7555
的多谐振荡器。 本节主要介绍用集成定时器构成的多谐振 荡器和频率稳定性高的石英晶体振荡器。 多谐振荡器的符 号如图9.3.1所示。
G
图7.3.1 多谐振荡器符号
7.3.1 由555定时器构成的多谐振荡器
1． 工作原理
图7.3.2（a）所示为由CC7555构成的多谐振荡器电路，
R1、 R2和C是外接定时元件。 电路的工作波形如图7.3.2
由于电路中接入了石英晶体，这个振荡器只能谐振在
频率f0上。对于TTL门，R1、R2通常取0.7～2kΩ，而对于C MOS门取10～100MΩ。电容C1、C2作为非门间的耦合，其容 抗对石英晶体的谐振频率f0应可忽略不计。
在振荡器输出端再加一级反相器， 可以提高带负载 能力， 改善输出波形。
图7.3.6（a）是在输出端加一级分频后再输出的可以 产生两相时钟信号的电路， 7.3.6（b）是其工作波形。
保证参考电压不变。
（2）比较器：集成运算放大器A、B组成两个电压比较器，
每个比较器的两个输入端标有+号和-号。当U+＞U-时，比较器 输出高电平; 当U+<U-时，比较器输出低电平。
（3）基本RS触发器：R、S的值取决于比较器A、B的输 出。R端为RS触发器的复位端，该端为低电平时，Q=0，OUT
0.5 Um 0.1 Um
Um
7脉冲波形的产生与整形电路
图
脉冲定时
EXIT
数模和模数转换器
7.3 施密特触发器
主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿 陡峭的矩形波。 特点： ⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持 和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平 触发。 ⑵电压传输特性特殊 ，电路有两个转换电平 （上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡 峭的矩形脉冲。
脉冲信号。
EXIT
数模和模数转换器
7.1 多谐振荡器
1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
2．通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交
替，从而产生自激振荡，无需外触发。
3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的
谐波分量，故称作多谐振荡器。
EXIT
数模和模数转换器
7.1.1 矩形脉冲的主要参数 1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
图7-1 常见的脉冲波形图 EXIT
数模和模数转换器
2. 矩形波及其参数
数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
有周期性与非周期性两种。
图7-2 非周期性和周期性矩形波 (a) 非周期性 (b) 周期性 EXIT
数模和模数转换器
图7-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外几 个主要参数：
前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振 荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参
数误差的影响。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信
号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号
频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面
波形产生整形电路
３.４.１施密特触发器及应用
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适 合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。
1.施密特触发器的触发特性
逻辑符号
施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。
uo
施密特触发器 的电压传输特性
0
下限阈值电压
UT－
UT+
ui
上限阈值电压
回差，是指当输入电压Ui由低变高时的阀值电压UT+和输 入电压由高变低时的阀值电压UT-是不相同的，我们定义 ⊿UT称为回差。
1
Uo
工作过程分析：
1.当刚加电源时，由于电容C还没有来得
及充上电荷，所以UC＝0，Uo＝UOH＝UDD。 2.UOH通过R向C充电，当充电充到UC＝UT＋ 时，电路输出发生转换，UO由UOH变成UOL ＝0V。 3.电容上的电压UC＝UT＋，又要通过R向 UOL放电，当电容上的电压放到UT-时， 电路的输出状态又发生转换。
常见的时钟秒信号源晶体振荡器
G1 1 10M G2 1 Uo
石英晶体符号 石英晶体的固有谐振频率
680P
32768HZ
30P
石英振荡器的频率取决于石英 晶体的固有谐振频率，而与外 接的电阻、电容无关，因此它 的频率稳定。
5. 压控振荡器
压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator)简称VOC 振荡器的频率受一个输 入电压的控制 广泛用于自动检测、自动控制及通信电路中
电路工作波形：
Ui URi 1 2U DD
UR
Q Q
tw
只有负脉冲才能触发单稳态触发器进入暂稳态 暂稳态时间 tw 可用 RC 电路的暂稳态过程三要素公式 求出tw≈0.7RC。
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适 合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。
1.施密特触发器的触发特性
逻辑符号
施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。
uo
施密特触发器 的电压传输特性
0
下限阈值电压
UT－
UT+
ui
上限阈值电压
回差，是指当输入电压Ui由低变高时的阀值电压UT+和输 入电压由高变低时的阀值电压UT-是不相同的，我们定义 ⊿UT称为回差。
1
Uo
工作过程分析：
1.当刚加电源时，由于电容C还没有来得
及充上电荷，所以UC＝0，Uo＝UOH＝UDD。 2.UOH通过R向C充电，当充电充到UC＝UT＋ 时，电路输出发生转换，UO由UOH变成UOL ＝0V。 3.电容上的电压UC＝UT＋，又要通过R向 UOL放电，当电容上的电压放到UT-时， 电路的输出状态又发生转换。
常见的时钟秒信号源晶体振荡器
G1 1 10M G2 1 Uo
石英晶体符号 石英晶体的固有谐振频率
680P
32768HZ
30P
石英振荡器的频率取决于石英 晶体的固有谐振频率，而与外 接的电阻、电容无关，因此它 的频率稳定。
5. 压控振荡器
压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator)简称VOC 振荡器的频率受一个输 入电压的控制 广泛用于自动检测、自动控制及通信电路中
电路工作波形：
Ui URi 1 2U DD
UR
Q Q
tw
只有负脉冲才能触发单稳态触发器进入暂稳态 暂稳态时间 tw 可用 RC 电路的暂稳态过程三要素公式 求出tw≈0.7RC。
西安电子科技大学版数字电子技术(第三版)课后习题答案第七章
西安电子科技大学版数字电子技术(第三版)第七章脉冲波形的产生与变换2. 解Tw=1.1RC=1.1×104×10-7＝1.1msu I、uc和uo的对应波形如图7-4所示。
3. 解需用两级带微分电路的单稳态电路。
第一级的输出脉冲宽度为T w1=1.1R l C l=2µs第二级的输出脉冲宽度为T w2=1.1R2C2=1.5µs故2621611.1105.11.1102R C R C --⨯=⨯=利用以上两式，即可确定定时元件的数值。
若取R1=R2＝10k Ω，则C 1≈200pF ，C 2≈140 pF 。
电路原理图如图7-5(b)所示4. 解 充电时间 T 1＝0.7(R 1+R 2)C=7ms放电时间 T 2=0.7R 2C=5.6ms周期 T ＝T l +T 2=12.6msuc 与uo 的波形如图7-6(b)所示。
5. 解 线性扫描波发生器也叫锯齿波发生器，其特点是：幅度随时间成正比地增大，经过一段时间后，迅速降低为初始值。
其幅度随时间成正比地增大的这段时间叫扫描期。
图7-7(a)所示电路⑥脚的输出电压(即uc)的波形即为锯齿波，如图7-7(b)所示。
由波形图看出锯齿波的扫描期等于单稳态电路的输出脉冲宽度Tw 。
由于晶体管V 采用了稳定偏置电路，因此R l 的端电压U R1近似为 V U R R R U DD R 62111=+= 晶体管的集电极静态电流I CQ 约为 t I C dt I C dt ic C uc mA U I I CQ CQ R EQ CQ 1113.5Re 1⎰⎰=∙=∙=≈≈≈ 由单稳态电路的工作原理可知，当t=Tw 时，uc ＝2U DD /3，则 ms I CU T T I C U CQDD W W CQ DD 151.03/2132===6. 解 电路如图7-8(b)所示。
当⑤脚接电容时，其正向阈值U TH 和负向阈值U TL 分别为 V U U V U U DD TL DD TH 5311032==== 其输出波形如图7-8(c)所示。
电子与电路随堂练习第7至11章答案
第7章单管交流放大电路本次练习有17题，你已做17题，已提交17题，其中答对8题。
当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对6题。
1.对放大电路进行静态分析的主要任务是（）A.确定电压放大倍数AuB.确定静态工作点QC.确定输入电阻，输出电阻答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：B问题解析：2.对放大电路进行动态分析的主要任务是（）A.确定静态工作点QB.确定集电结和发射结的偏置电压C.确定电压放大倍数Au和输入、输出电阻ri、ro答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：C问题解析：3.在画放大电路的交流通路时常将耦合电容视作短路，直流电源也视为短路，这种处理方法是（）。
A.正确的B.不正确的C.耦合电容视为短路是正确的，直流电源视为短路则不正确。
答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：A问题解析：4.固定偏置放大电路中，晶体管的β＝50，若将该管调换为β=80的另外一个晶体管，则该电路中晶体管集电极电流IC将（）。
A.增加B.减少C.基本不变答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：A问题解析：5.带射极电阻Re的共射放大电路，在并联交流旁路电容Ce后，其电压放大倍数将（）A、减小B、增大C、不变D、变为零答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：C问题解析：6.有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A和B，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大。
在负载开路的条件下，测得A放大器的输出电压小，这说明A的（）A、输入电阻大B、输入电阻小C、输出电阻大D、输出电阻小答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：B问题解析：7.已知某放大状态的晶体管，在UCE=8V时，当IB=20μA时，IC=1mA，当IB=40μA时，IC=2mA，则其电流放大系数β为（）。
A. 40B. 50C. 60D. 100答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：B问题解析：8.工作在放大区的某晶体管，当IB 从40μA增大至60μA时，IC 从2mA 变为4mA，则它的β值约为（）。
波形的产生与变换
占空比D：脉冲宽度与脉冲周期的比值D=tw/T
(7-4)
如何获得脉冲信号？
1、利用整形电路对不符合要求的脉冲信 号进行整形
2、利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号 主要介绍三种脉冲电路：
1.施密特触发器 2.单稳态触发器 3.多谐振荡器
(7-5)
7.2 RC正弦波振荡器 ＲＣ正弦波振荡器一般用来产生１Ｈz～１Ｍ Ｈz的低频信号。 一、自激振荡
(7-19)
+VCC
+VCC1
ui
84
R
UT+ UT－
6
7
555 3
uo1 uo
0
uo
ui
2
5
uCO
1
控制电压 调节回差
0
2VCC/3 VCC/3
t
t
(a) 电路
(b) 工作波形
（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。
U+ U–
(7-22)
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–
(7-23)
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。
(7-24)
本节小结：
施密特触发器是一种能够把输入波 形整形成为适合于数字电路需要的矩形 脉冲的电路。而且由于具有滞回特性， 所以抗干扰能力也很强。
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，
《电工电子学》课程练习题
1.2 利 用 电 源 模 型 的 等 效 变 换 法 化 简 题 图 1.2 所 示 电 路 。 已 知 ： US1=9V, US2=12V,IS1=5A，IS2=2A，R1=3，R2=6。
1.3 用支路电流法求题图 1.3 中所标的各未知电流和电压，并说明电压源和电流源是 发出功率还是吸收功率。
题 5.2 图 题 5.3 图 5.4 求题图 5.4 所示电路输出电压 u0 与输入电压 ui 的关系式。
题 5.4 图 5.5 题图 5.5 所示电路是利用两个运放组成的具有高输入电阻的差动放大器，试求 u0 与 ui1、ui2 的关系式。
题 5.5 图
第六章 数字集成电路及其应用
练习 6-12；6-16；6－22；6-27；6-29；6-30 6.1 设三台电动机 A、B、C，今要求：A 开机则 B 必须开机；B 开机则 C 也必须开 机，如果不满足上述要求，即发出报警信号。试写出报警信号的逻辑表达式，并画出 逻辑图。 6.2 用 8 选 1 数据选择题 MUX 实现 。 6.3 分析题图所示电路的逻辑功能。
cos 0.05 ，试求此线圈在具有铁心时的铜损和铁损。
12.2 有一单相照明变压器，容量为 10V A ，电压为 3300/220V，今欲在副边接上 60W、220V 的白炽灯，如果要变压器在额定情况下运行，这种电灯可接多少个？并 求原、副绕组的额定电流。 12.3 有一台三相异步电动机，其技术数据如下：
练习 2-2；2-8；2-16；2-21；2-28；2-35；2-38 2.1 已知向量 I1=5+j5A，I2=5-j5A，I3=-5+j5A，I4=-5-j5A.试分别用瞬时值表达式及相 量图表示它们（设 1000 rad / s ）。 2.2 在题图 2.2 所示电路中，Z1、Z2 上的电压分别为 U1=6V，U2=8V。 （1）设 Z1=R，Z2=jXL，U=? （2）若 Z2=jXL，Z1 为何种元件时 U 最大，最大值是多少？Z1 为何种元件时 U 最小， 最小值是多少？
经典模拟电子技术基础知识总结习题(选择,填空,解答题)
模拟电子技术基础习题
第一章 半导体二极管及其应用电路 第六章 运放应用电路
第二章
半导体三极管及其放大电路
第七章
功率放大电路
第三章
场效应晶体管及其放大电路
第八章
波形发生和变换电路
第四章
集成运算放大器
第九章
直流稳压电源
第五章
负反馈放大电路
第十一章～第二十一章
应用篇
第一章 半导体二极管及其应用电路
一、填空： 绝缘体 之间的物 导体 和_______ 1．半导体是导电能力介于_______ 质。 掺杂 特性，制成杂质半导体；利 2．利用半导体的_______ 光敏 特性,制成光敏电阻，利用半 用半导体的_______ 热敏 特性,制成热敏电阻。 导体的_______ 导通 ，加反向电压时 3．PN结加正向电压时_______ 截止 ，这种特性称为PN结的 单向导电 _______ _______ 特性。
饱和 8.当三极管工作在＿＿＿＿区时， UCE ≈0。发射极 正向 正向 ＿＿＿＿偏置，集电极＿＿＿＿偏置。 9.当NPN硅管处在放大状态时，在三个电极电位中， 集电 发射 以＿＿＿＿极的电位最高，＿＿＿＿极电位最低， 基 发射 ＿＿＿＿极和＿＿＿＿极电位差等于＿＿＿＿。 0.7V 10.当 PNP锗管处在放大状态时，在三个电极电位中， 以＿＿＿＿极的电位最高，＿＿＿＿极电位最低， 发射 集电 UBE等于＿＿＿＿。 -0.3V 三个电极的电位分别为 11.晶体三极管放大电路中 ,试判断三极管的 V ,V2 1.2V ,V3 1.5V 类型是 ＿＿＿＿，材料是＿＿＿＿。 1 4V 锗 PNP
T 10．单相桥式整流电容滤波电路，当满足 RLC （3～5） 2 时，负载电阻上的平均电压为_______。 A.1.1U2 B. 0.9U2 C. 1.2 U2 D. 0.45U2
第一章 半导体二极管及其应用电路 第六章 运放应用电路
第二章
半导体三极管及其放大电路
第七章
功率放大电路
第三章
场效应晶体管及其放大电路
第八章
波形发生和变换电路
第四章
集成运算放大器
第九章
直流稳压电源
第五章
负反馈放大电路
第十一章～第二十一章
应用篇
第一章 半导体二极管及其应用电路
一、填空： 绝缘体 之间的物 导体 和_______ 1．半导体是导电能力介于_______ 质。 掺杂 特性，制成杂质半导体；利 2．利用半导体的_______ 光敏 特性,制成光敏电阻，利用半 用半导体的_______ 热敏 特性,制成热敏电阻。 导体的_______ 导通 ，加反向电压时 3．PN结加正向电压时_______ 截止 ，这种特性称为PN结的 单向导电 _______ _______ 特性。
饱和 8.当三极管工作在＿＿＿＿区时， UCE ≈0。发射极 正向 正向 ＿＿＿＿偏置，集电极＿＿＿＿偏置。 9.当NPN硅管处在放大状态时，在三个电极电位中， 集电 发射 以＿＿＿＿极的电位最高，＿＿＿＿极电位最低， 基 发射 ＿＿＿＿极和＿＿＿＿极电位差等于＿＿＿＿。 0.7V 10.当 PNP锗管处在放大状态时，在三个电极电位中， 以＿＿＿＿极的电位最高，＿＿＿＿极电位最低， 发射 集电 UBE等于＿＿＿＿。 -0.3V 三个电极的电位分别为 11.晶体三极管放大电路中 ,试判断三极管的 V ,V2 1.2V ,V3 1.5V 类型是 ＿＿＿＿，材料是＿＿＿＿。 1 4V 锗 PNP
T 10．单相桥式整流电容滤波电路，当满足 RLC （3～5） 2 时，负载电阻上的平均电压为_______。 A.1.1U2 B. 0.9U2 C. 1.2 U2 D. 0.45U2
第7章_脉冲波形的产生与处理电路
第七章：脉冲波形的产生与 处理电路 北京邮电大学
信息与通信工程学院 电子工程学院
内容提要
脉冲波形的定义
主要内容如下： 脉冲波形参数 若干脉冲波形发生电路
内 容 提 要
要点
要 点
在脉冲波形产生与处理电路中， 各种半导体器件大都工作在大 信号状态，属于非线性应用 电路的分析方法和内容与放大 电路明显不同，讨论的重点是 电路的瞬态特性等
常见的脉冲波形
方波 锯齿波 阶梯波 矩形波 钟形波 三角波 尖顶波 梯形波
第 一 节 ： 波 形 的 基 础 知 识
都是时间函数
实际矩形脉冲波形及其参数
0.9Vm
Vm
第 一 节 ： 波 形 的 基 础 知 识
Vm
0.1Vm
tW
tf
0.5Vm
tr
T
脉冲幅度 Vm 平均脉宽 tW 重复周期 T 及重复频率 f 上升时间 t r 下降时间 t f 占空比 D 顶部倾斜 Vm
0 VR i
t1 t
初始状态： IF t 0时 vI VF t I F (VF vD ) / RL 0 iR 0.1I R IR ts t f trr vD VD
0 VR
二极管反向恢复过 程实质上是由电荷 存储效应引起的， 反向恢复时间就是 存储电荷消失所需 的时间 影响 trr 的因素：
I BS , ICS
VCC
饱和 N i / I B BS 深度
0
VCE ( sat )
t
存储时间 t s 下降时间t f 关断时间
toff ts t f
ton td tr
第 二 节 ： 半 导 体 器 件 的 开 关 特 性
晶体管的开关特性(二)
信息与通信工程学院 电子工程学院
内容提要
脉冲波形的定义
主要内容如下： 脉冲波形参数 若干脉冲波形发生电路
内 容 提 要
要点
要 点
在脉冲波形产生与处理电路中， 各种半导体器件大都工作在大 信号状态，属于非线性应用 电路的分析方法和内容与放大 电路明显不同，讨论的重点是 电路的瞬态特性等
常见的脉冲波形
方波 锯齿波 阶梯波 矩形波 钟形波 三角波 尖顶波 梯形波
第 一 节 ： 波 形 的 基 础 知 识
都是时间函数
实际矩形脉冲波形及其参数
0.9Vm
Vm
第 一 节 ： 波 形 的 基 础 知 识
Vm
0.1Vm
tW
tf
0.5Vm
tr
T
脉冲幅度 Vm 平均脉宽 tW 重复周期 T 及重复频率 f 上升时间 t r 下降时间 t f 占空比 D 顶部倾斜 Vm
0 VR i
t1 t
初始状态： IF t 0时 vI VF t I F (VF vD ) / RL 0 iR 0.1I R IR ts t f trr vD VD
0 VR
二极管反向恢复过 程实质上是由电荷 存储效应引起的， 反向恢复时间就是 存储电荷消失所需 的时间 影响 trr 的因素：
I BS , ICS
VCC
饱和 N i / I B BS 深度
0
VCE ( sat )
t
存储时间 t s 下降时间t f 关断时间
toff ts t f
ton td tr
第 二 节 ： 半 导 体 器 件 的 开 关 特 性
晶体管的开关特性(二)
第7章 数电555电路
uC 1 C
t 0
iC d t
I0 C
t
I0为恒定电流。其工作波形如图7.5(b)所示。实 际中为了防止负载对定时电路影响，uC输出常常通
过射极输出器输出。 外接电阻R的范围为2kΩ-20MΩ，定时电容C为 100pF-1000μF，单稳态电路的延迟时间TW可由几 微秒到几小时。精度可达0.1%。单稳态电路应用于 定时、延时(对输入uI的下降沿而言)和波形变换。
第七章 脉冲波形的产生与变换
C S ① ② R uO ＋ ① S ② C uO R C ＜ ＜T S － R C ＞ ＞T S R ＋
－
R C ＜ ＜T S
(a )
(b )
电路由RC和开关S组成，S接①时对C充电，接②时C放电。 图(a)中，当时间常数RC 大大小于开关转换时间Ts, 则组成微分电路，在电阻 上可得窄脉冲输出。 图7–1 图(b)组成积分电路，当 RC<<Ts时，在电容上可得矩 形波；而RC>>Ts时，在电容 上又可得线性扫描的波形。
第七章 脉冲波形的产生与变换
7.2.1
8 UDD R 6
基本组成
4 R
1
由分压器、比较器、RS触发器和 输出缓冲（开关管V）组成。
≥1 1 1 OUT 3
TH CO
＋ － R ＋
∞
△
UA
A
≥1
Q
分 压 器
TR
5
比较器
∞
△
输出缓冲
≥1 Q U SS TR OUT R 1 2 3 4 8 7 6 5 UDD D TH CO
t
X ( t ) X ( ) [ X ( 0 ) X ( )] e
t 0
iC d t
I0 C
t
I0为恒定电流。其工作波形如图7.5(b)所示。实 际中为了防止负载对定时电路影响，uC输出常常通
过射极输出器输出。 外接电阻R的范围为2kΩ-20MΩ，定时电容C为 100pF-1000μF，单稳态电路的延迟时间TW可由几 微秒到几小时。精度可达0.1%。单稳态电路应用于 定时、延时(对输入uI的下降沿而言)和波形变换。
第七章 脉冲波形的产生与变换
C S ① ② R uO ＋ ① S ② C uO R C ＜ ＜T S － R C ＞ ＞T S R ＋
－
R C ＜ ＜T S
(a )
(b )
电路由RC和开关S组成，S接①时对C充电，接②时C放电。 图(a)中，当时间常数RC 大大小于开关转换时间Ts, 则组成微分电路，在电阻 上可得窄脉冲输出。 图7–1 图(b)组成积分电路，当 RC<<Ts时，在电容上可得矩 形波；而RC>>Ts时，在电容 上又可得线性扫描的波形。
第七章 脉冲波形的产生与变换
7.2.1
8 UDD R 6
基本组成
4 R
1
由分压器、比较器、RS触发器和 输出缓冲（开关管V）组成。
≥1 1 1 OUT 3
TH CO
＋ － R ＋
∞
△
UA
A
≥1
Q
分 压 器
TR
5
比较器
∞
△
输出缓冲
≥1 Q U SS TR OUT R 1 2 3 4 8 7 6 5 UDD D TH CO
t
X ( t ) X ( ) [ X ( 0 ) X ( )] e
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
反馈式正弦波振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路，
如图6-1所示。图6-1中，
分别是反馈电压、输入电压
和放大器输出电压，均代表复数。
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6.1 正弦波振荡器
要想使一个没有外加激励的放大器能产生一定频率和幅度的正 弦输出信号，就要求自激振荡只能在某一个频率上产生，因此在图 6-1所示的闭合环路中必须含有选频网络，选频网络可以包含在放大 器内，也可在反馈网络内。 而任何一个具有正反馈的放大器都必须满足一定的条件才能自 激振荡。下面我们就分析正弦波振荡器的起振条件（保证接通电源 后能逐步建立起振荡）和平衡条件（保证进入维持等幅持续振荡的 平衡状态）。
成负反馈支路，它与运算放大器A组成一个同相输入比例运算放大器，
其电压增益为
A u＝1＋
R，t 所以，只要
R1
Au ＝1＋RR31t，即Rt 2R1
就能满足振幅起振条件，产生自激振荡，振荡频率为：
f
＝
o
1 2πRC
4. 稳幅过程
为了满足振幅平衡和稳定条件，在图6-5所示振荡器的负反馈
支路上采用了具有负温度系数的热敏电阻Rt来改善振荡波形，实现
任务一：设置元器件编辑器的工作 环境
一、加载元件库编辑器
1、首先在设计数据库管理器界面下，执行菜单 命令File→New，系统将弹出新建文件对话框。 从对话框中选择原理图元件库编辑器图标，如下 图所示。
2、双击图标或者单击OK按钮，系统便在当前设计 数据管理器中创建一个新原理图元件库文档 “Schlib1.Lib”，如下图所示，此时用户可以修改 文档名。
2. RC桥式振荡器的组成
将RC串并联网络和放大器结合起来即可构成RC振荡器，由RC串 并使联振网荡络器的满选足频相特位性 条可 件知∑，φ＝在2nfπ＝f，o＝要2π求1R放C 大器时的，相其移相移A也为为零，要
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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
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。
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。 （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）。
五、预习要求
1、理解运放在开环，正反馈下的基本特点。 2、理解滞回比较器、方波、三角波和正弦波信号 发生器的基本电路及其工原理。 3、对方波、三角波和正弦波信号发生器的实验电 路，理论计算它们的振荡周期，频率，输出电压的 峰峰值，以便和测量值相比较。理论计算正弦波振 荡器实验电路的振荡频率。 4、对方波、三角波和正弦波信号发生器的实验电 路，用Pspise对设计进行仿真，并与理论计算进行比 较，如有必要修改电路参数。 5、复习示波器的X-Y显示、测量方法。
(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。
六、实验报告及思考题
1. 滞回比较器 （1）列表整理实验数据，画出输入、输出波形和电压传输特性， 把实测门限电压与理论值进行比较，分析误差原因。 2． 方波发生器 （1）列出理论计算过程。 （2）整理实验数据，画出方波的波形，并标明时间和电压幅值。 把实测频率与理论值进行比较，分析误差原因。 3． 三角波方波发生器 （1）列出理论计算过程。 （2）整理实验数据，观察vO、vC的波形，将实验测量vO、vC的 峰峰值VOPP、VCPP，振荡周期T，频率 f ，理论值相比较， 分析误差原因。
R1 V1 VZ R2
R1 V2 VZ R2
图5 电压传输特性
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
•输出方波的周期为
VC的波形
R1 T 2RC ln(1 2 ) R2
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
R C桥式正弦振荡电路
为了维持振荡输出，必须让
1 Rf R3 3
为了保证电路起振，
1 Rf R3 3
R f RW ( R4 // rD )
1 2RC
电路的振荡频率
：f
Rf R3
R C桥式正弦振荡电路
起振的幅值条件 ：
2
调整电阻RP （即改变 了反馈R f ），使电路起振， 且波形失真最小。如不能 起振，则说明负反馈太强， 应适当加大R f ，如波形失 真严重，则应适当减少R f。 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。
（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。
注意：数字示波器DS5000 X-Y显示方式的 使用方法
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), 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。
R C桥式正弦振荡电路
三、实验电路和线路板
1、线路板
2、原理线路图 （1）滞回比较器
（2）方波发生器
（3）方波发生器和三角发生器
（4）正弦波发生器
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。
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
三角波的峰值 三角波周期
VO 2 m
R1 VZ R2
R1 T4 R C R2
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
(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：
RC积分器
图6 方波和三角波发生器电路
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：
R1 V1 VZ R2
V2 R1 VZ R2
当 V+＞0时 A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 V+＜0 时， A1输出为负 即 VO1 = -Vz
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 R1 于 VZ ，滞回比较器翻转， VO1变为负， VO2 正向线性 R2 R1 线性变化，当VO2正向变化略高于 R VZ ，滞回比较器再次 2 翻转使VO1变为正，周而复始，产生方波VO1和三角波VO2 。
•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。
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
R1 VZ 正负向触发电平分别为： V1 R1 R f
R1 V2 VZ R1 R f
（2）正向施密特触发器
R1 R2 V VO Vi R1 R2 R1 R2
因为电路翻转时：V+≈ V- =0
图4 正向迟滞比较器
所以正负向触发电平分别为：
U jRC 2 H ( j ) U 1 1 2 R 2C 2 j3RC
该网络具有带通滤波特性，其中心频率0=1/RC 。 当=0时|H(j0)|=1/3,(0)=0。
(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 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。 1 fo 2πRC
4. 正弦波发生器 （1）列出理论计算过程。 （2）列表整理实验数据，画出波形，把实测频率与理论值进行比较。 （3）根据实验，分析RC振荡器的起振振幅条件和稳定振幅条件。 5. 回答下面思考题： （1）反相输入滞回比较器与同相输入滞回比较器的传输特性曲 线有何不同？ （2）正弦波发生器中，集成运放的两个输入端是否应等电位， 运放工作在线性区还是非线性区？ （3）为什么在RC正弦波振荡电路中要引入负反馈支路？为什 么要增加二极管D1和D2？它们是怎样稳幅的？ （4）在波形发生器各电路中，“相位补偿”和“调零”是否需 要？为什么？ （5）能否用毫伏表测量非正弦波信号的有效值？
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
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。
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。 （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）。
五、预习要求
1、理解运放在开环，正反馈下的基本特点。 2、理解滞回比较器、方波、三角波和正弦波信号 发生器的基本电路及其工原理。 3、对方波、三角波和正弦波信号发生器的实验电 路，理论计算它们的振荡周期，频率，输出电压的 峰峰值，以便和测量值相比较。理论计算正弦波振 荡器实验电路的振荡频率。 4、对方波、三角波和正弦波信号发生器的实验电 路，用Pspise对设计进行仿真，并与理论计算进行比 较，如有必要修改电路参数。 5、复习示波器的X-Y显示、测量方法。
(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。
六、实验报告及思考题
1. 滞回比较器 （1）列表整理实验数据，画出输入、输出波形和电压传输特性， 把实测门限电压与理论值进行比较，分析误差原因。 2． 方波发生器 （1）列出理论计算过程。 （2）整理实验数据，画出方波的波形，并标明时间和电压幅值。 把实测频率与理论值进行比较，分析误差原因。 3． 三角波方波发生器 （1）列出理论计算过程。 （2）整理实验数据，观察vO、vC的波形，将实验测量vO、vC的 峰峰值VOPP、VCPP，振荡周期T，频率 f ，理论值相比较， 分析误差原因。
R1 V1 VZ R2
R1 V2 VZ R2
图5 电压传输特性
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
•输出方波的周期为
VC的波形
R1 T 2RC ln(1 2 ) R2
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
R C桥式正弦振荡电路
为了维持振荡输出，必须让
1 Rf R3 3
为了保证电路起振，
1 Rf R3 3
R f RW ( R4 // rD )
1 2RC
电路的振荡频率
：f
Rf R3
R C桥式正弦振荡电路
起振的幅值条件 ：
2
调整电阻RP （即改变 了反馈R f ），使电路起振， 且波形失真最小。如不能 起振，则说明负反馈太强， 应适当加大R f ，如波形失 真严重，则应适当减少R f。 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。
（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。
注意：数字示波器DS5000 X-Y显示方式的 使用方法
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), 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。
R C桥式正弦振荡电路
三、实验电路和线路板
1、线路板
2、原理线路图 （1）滞回比较器
（2）方波发生器
（3）方波发生器和三角发生器
（4）正弦波发生器
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。
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
三角波的峰值 三角波周期
VO 2 m
R1 VZ R2
R1 T4 R C R2
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
(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：
RC积分器
图6 方波和三角波发生器电路
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：
R1 V1 VZ R2
V2 R1 VZ R2
当 V+＞0时 A1输出为正，即VO1 = +Vz；当 V+＜0 时， A1输出为负 即 VO1 = -Vz
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 R1 于 VZ ，滞回比较器翻转， VO1变为负， VO2 正向线性 R2 R1 线性变化，当VO2正向变化略高于 R VZ ，滞回比较器再次 2 翻转使VO1变为正，周而复始，产生方波VO1和三角波VO2 。
•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。
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
R1 VZ 正负向触发电平分别为： V1 R1 R f
R1 V2 VZ R1 R f
（2）正向施密特触发器
R1 R2 V VO Vi R1 R2 R1 R2
因为电路翻转时：V+≈ V- =0
图4 正向迟滞比较器
所以正负向触发电平分别为：
U jRC 2 H ( j ) U 1 1 2 R 2C 2 j3RC
该网络具有带通滤波特性，其中心频率0=1/RC 。 当=0时|H(j0)|=1/3,(0)=0。
(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 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。 1 fo 2πRC
4. 正弦波发生器 （1）列出理论计算过程。 （2）列表整理实验数据，画出波形，把实测频率与理论值进行比较。 （3）根据实验，分析RC振荡器的起振振幅条件和稳定振幅条件。 5. 回答下面思考题： （1）反相输入滞回比较器与同相输入滞回比较器的传输特性曲 线有何不同？ （2）正弦波发生器中，集成运放的两个输入端是否应等电位， 运放工作在线性区还是非线性区？ （3）为什么在RC正弦波振荡电路中要引入负反馈支路？为什 么要增加二极管D1和D2？它们是怎样稳幅的？ （4）在波形发生器各电路中，“相位补偿”和“调零”是否需 要？为什么？ （5）能否用毫伏表测量非正弦波信号的有效值？