波形变换与产生电路.
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
202X年数电-07-脉冲波形的变换与产生
※ 11
1 vO 1
vO
vI
0
G1 ≥1
00
≥1 G2
vO1
－ + vI2Vth
vI
VDD
vI2
vO由1变0vO1=1(注意(zhù yì)：
∵此时vI的正脉冲已撤消)
VTH
VDD+VTH VDD+Δ+
电容电压不能突变(tūbiàn)vC=Vth
vO
vI2上升到VDD+Vth
暂态过程结束
v如果G2是CMOS门，由于保护二极管的钳位作用 vI2只能(zhī nénɡ)上升到VDD+Δ+
预备知识：
TTL与非门
1、门坎(ménkǎn)电平（阈值电压)：VTH
TTL与非门或反相器的电压传输(chuán shū)特性为：
输出低电平（逻辑0） ——与非门开通 输出高电平（逻辑1） ——与非门关闭
开门电平VON：使与非门开通的输入高电平的最小值。 关门电平VOFF：使与非门关闭的输入低电平的最大值。
(4)用TTL与非门组成微分型单稳态触发器，考虑到输入(shūrù)电流，
则应R ＜Roff，而Rd ＞Ron。CMOS门组成的单稳态触发器中R、
Rd 不受此限制。
第十七页，共九十二页。
※ 16
二、 积分(jīfēn)型单稳态触发器
两个与非门+RC积分电路 工作(gōngzuò)原理：
1 vO1 R
输出宽脉冲。
第十四页，共九十二页。
VDD+VTH VDD+Δ+
※ 13
3、主要参数计算(jìsuàn)：
vO
vO
1
பைடு நூலகம்
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
方波产生和波形变换电路
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
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，
教案项目13 脉冲波形电路的产生与变换
《电子技术基础与技能》任务1 《脉冲产生电路》授课班级课时 2 上课地点教学目标能力（技能）目标知识目标会用555 时基电路搭接多谐振荡器、单稳触发器、施密特触发器等应用电路。
1、了解多谐振荡器的功能及基本应用。
2、了解单稳态触发器的功能及基本应用。
3、了解施密特触发器的功能及基本应用。
教学重点会用555 时基电路搭接多谐振荡器、单稳触发器、施密特触发器等应用电路。
教学难点会用555 时基电路搭接多谐振荡器、单稳触发器、施密特触发器等应用电路。
教学步骤教学内容任务导入在数字电路系统中，常常需要获得各种不同要求的脉冲信号，获得这些信号的电路有：多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器以及555时基集成电路。
任务讲解一、脉冲信号与获得方法1、常见的脉冲信号把除正弦信号外的各种信号称为脉冲信号。
图13-1-1 各种脉冲信号的波形2、矩形脉冲信号参数实际的矩形脉冲信号波形如图13-2所示。
通常采用如下参数对它进行描述。
图13-1-2 描述矩形脉冲信号波形参数3、脉冲波形的获得（1）利用多谐振荡器电路直接产生所需要的脉冲波形。
这种电路不需要外加触发脉冲信号，电路能自动产生脉冲信号。
（2）通过各种变换电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。
如：RC微分电路、RC积分电路、单稳态触发器、施密特电路等。
二、RC 波形变换电路1、 RC微分电路（1）电路结构及工作波形（a）电路（b）输入、输出波形图13-1-3 RC微分电路（2）工作原理2、RC积分电路（1）电路结构及工作波形（a）电路（b）输入、输出波形图13-1-4 RC积分电路（2）工作原理3、单稳态触发器单稳态触发器的特点（1）单稳态触发器只有一个稳定状态，另一个状态是不稳定的，称为暂稳态。
（2）它平时处于稳定状态，在外加触发脉冲作用下，能从稳定状态翻转到暂稳态。
（3）经过一段时间后，无需外界信号触发，能自动从暂稳态回到原来的稳定状态，因此，这种触发器被称为单稳态触发器。
电子技术教程波形产生变换电路的设计课件
2024/8/7
9
1．用555定时器构成施密特触发器
将555定时器的2脚和6脚接在一起，可以构成 施密特触发器。
由于施密特触发器无须放电端，所以 利用放电端与输出端状态相一致的 特点，从放电端加一上拉电阻后， 可以获得与3脚相同的输出。
如果上拉电阻单独接另外一组电源， 如图所示，则可以获得与3脚不同 的逻辑电平。
，VCC
u I2时 13，V比CC 较器C1输出
高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电 平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平，uO=UOH。
2024/8/7
8
2．工作原理
如果在555定时器的电压控制端（5脚）施加一个外接电压（其值在0～ VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的高电平触发电压、低 电平触发电压也将发生变化，进而影响电路的工作状态。
态保持不变，输出还是低电平状态。
2024/8/7
12
1．用555定时器构成施密特触发器
当输入电压下降到 u I 13时VC，C 电路状 态又一次发生翻转，输出重新跳变成高
电平，又返回到开始讨论的情况。从这
里可以看出这个施密特触发器的负向阈
值电压为：
1 U T 3 VCC
回差电压：
U
UT
UT
1 3
2024/8/7
21
【想一想】 555定时器的可实现哪些逻辑功能？
2024/8/7
22
2024/8/7
20
3）用555定时器构成单稳态触发器
（1）将555定时器接成图所示电路， R=10kΩ，C=0.01μF。 在其2管脚上加输入 信号uI（uI为方波，振幅0～5V逐渐增大、 f=10KHz），用示波器观察输入、输出的波 形。
第十四章脉冲波形的产生和变换
上一页 返回
第三节 多谐振荡器
振荡器有两大类型:能产生正弦交流信号的电路称为正弦振荡 器，产生矩形波(或方波)的电路称为多谐振荡器，如图1412所示。
一、门电路组成的多谐振荡器 1.电路组成 图14-13所示为一个由CMOS反相器及电容C,电阻R构成的
自激多谐振荡器
下一页 返回
教学目标
1.掌握脉冲波电压的主要参数。 2.掌握几种常用的脉冲波形产生与变换电路。 3.理解几种常用的脉冲波形产生与变换电路的工作原理、输出
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。
返回
第一节 概述
一、脉冲的基本概念
1 .常见的脉冲信号：脉冲信号有很多种，如图14-1所示 2.矩形脉冲信号参数 如图14-2所示 脉冲幅度Vm：用来表示脉冲信号强弱的参数。 上升时间：脉冲从0. 1 Vm上升到0. 9 Vm所需要时间 下降时间：脉冲从0. 9 Vm下降到0. 1 Vm所需要时间
管集电极开路输出 555定时电路功能表如表14 -2所示。
上一页 下一页 返回
第五节 555时基电路
二、555定时电路的应用 1.构成多谐振荡器 如图14-24所示。 工作原理: (1)接通电源，电容C两端电压较低，v截止，电路输出高电平，
处于第一暂稳态。 (2)随着VCC对C充电的进行，电路进入第二暂稳态 (3)电路处于第二暂稳态时，C开始放电，回到第一暂稳态
加，电路发生下列正反馈，恢复到新的稳定状态
3.波形 上述电路的工作波形如图14-10所示。 tw即输出脉宽，表示暂稳态持续时间，由R C充、放电时间决
定，与外加触发信号无关，一般
上一页 下一页 返回
第二节 单稳态触发器
6第六章波形的产生与变换
分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发 器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体 的 结构见后图。
（6-28）
555电路结构图
TH
6
CO
＞2VCC/3
5
TR
2
＞VCC/3D
VCC
0
uCT
2VCC /3
如果 uC= u6>2VCC /3 , 且
0
uo
u2 > VCC /3 , 则uo = 0 ; 555
内的晶体管T也由截止变
成导通 , 电容C 迅速放电
0
而变成 0V。
t t t
（6-39）
ui
0
uCT
2VCC /3
0
由以上过程可以看出 : uo
ui 每输入一个触发脉冲,
uo 便输出一个正脉冲,其
R
4D
RQ
SQ
3
uo
T
7
阈值端 触发端1
RD
6脚
2脚
1 大于 / 2VCC 3 大于 / VCC 3
uo
晶体管
T
0 导通
1 小于 / 2VCC 3 小于 / VCC 3 1 截止
1 小于 / 2VCC 3 大于 / VCC 3 保持 保持
0
0 导通
（6-34）
6.3.2 555定时器的应用 1. 单稳态触发器:
FA=1 自激振荡的条件
（6-6）
注意：
(1) 正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信 号输出，这就是产生了自激振荡。
（2）为了起振，必须满足 |AF|＞1
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。
- 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)。
RC串并联选频网络的选频特性
3、方波发生器：
图4
（a)方波发生器电路
(b)波形图
工作原理
电路接通电源瞬时，电路的输出为正向限幅还是负向限幅 纯属偶然，设输出处于正向限幅，即VO=VZ时，则电容C 充电，其上电压VC按指数规律上升，当VC上升到等于 R R R
1
VZ
2
时，运放的输出翻转为负向限幅，VO=-VZ。若输出处 于负向限幅，即VO=-VZ时，则电容C放电，其上电压 R VC按指数规律下降，当VC下降到等于 - R R V 时，运放的 输出又翻转为正向限幅，如此循环不已，形成方波输出电 压，波形图见图4（b）所示。 由分析可知，输出方波的周期为
工作原理：
电源接通时，VO1 VZ ，则线性下降，当下降到 时， V V V V 运放A1输出翻转，变为 ；当 ，则VO2线 R V 性增长，当VO2增长到 时，运放 A1再次输出翻转， R 变为VO1 = VZ。这样反复不已
O1 Z O1 Z
R1 VZ R2
1
Z
2
三角波的峰值：
工作原理：
振荡频率：
1 f f0 2RC
F Vf 1 V0 3
在频率f0 下，正反馈网络的反馈系数 时，才能满足振荡的振幅平衡条件 因此应
R f 2R 1
，只有
A 1
Rf 3 R1
AF 1
为了使电路起振应使AF略大于1，即应Rf 略大于2R1，这可由 调节RP来实现。
1 Z 1 2
1
R1 T 2RC ln(1 2 ) R2
图5、方波发生器模拟电路图
图6、方波发生器模拟输出曲线
4．三角波发生器
图7 （a）三角波发生器电路图
( b) 波形图
由一个同相输入滞回比较器和一个积分器构成。滞回比较 器的输出作为积分器的输入，积分器的输出（即三角形发 生器的输出）作为滞回比较器的输入。
3
741
1
4 5
4
• 8—闲置端（NC）
调零电路图
+VCC
2、 比较器 门限电压不为零的比较器
vI
+ VREF
A -VEE
vO
பைடு நூலகம்
电压传输特性
vI
vO VOH
T 2 3 4
VREF O
VREF vI
t
O VOL
vO VOH
输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。 比较器可以实现波形的变换
图11.选频网络
图12、RC正弦波发生器模拟电路图
图13、RC正弦波发生器模拟电路输出结果
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．试推导方波发生器，三角波发生器振荡周期公 式。 3．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？
三、实验原理：
1、集成运算放大器的结构和实验连线方法
8 7 6 5
V－ － ＋ Vo V－
UA741
1 2 3 4
2—反相输入端 • 3—同相输入端 • 6—输出端 • 7—正电源端 • 4—负电源端 • 1、5—接调零电位器
V+
V+
－＋ ＋
Ao
Vo
1 2 3
－
8 7＋ 6 5
7 8 2 ∞ 6
波形变换与产生电路
一、实验目的
1．理解由集成运算放大器组成的比较器的工 作原理， 2．加深理解由集成运放组成的各种波形发生 器的工作原理， 3．掌握各种波形发生器的电路构成及特点， 学习自行设计和调测的方法。
二、实验仪器：
设备名称 模拟电路箱 交流信号源 数字示波器 模拟示波器（选用） 交流毫伏表 数字万用表 现有型号 石家庄瑞特RTMD-2 台湾固伟GFG-8219A 普源光电DS5042 GW Gos-630fc GW GVT-427B FLUKE 15B
VO 2 m
R1 VZ R2
R1 R C R2
三角波的周期：
T4
图8、三角波发生器模拟电路图
图9、三角波发生器电路模拟输出曲线
（红线为二级输出）
5．正弦波信号发生器
图10、正弦波信号发生器
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。
反馈系数
FV ( s ) Vf ( s ) Z2 sCR Vo ( s ) Z 1 Z 2 1 3 sCR ( sCR) 2 1 且令 0 又 s j RC 1 则 F V 0 3 j( )
0
幅频响应 FV
1
2
0 2 3 ( ) 0 0 ( ) 相频响应 f arctg 0 3
O VOL
t
R1 V1 VOM R1 R f
V2 R1 (VOM ) R1 R f
V V1 V2
门限电压及回差电压 图1、具有限幅的滞回比较器
若为了使输出电压的幅度被限制在，可采用双向稳压 管Dz，电路如图1所示，图中R是稳压管的限流电阻
图2、滞回比较器模拟电路图
图3、滞回比较器模输入输出模拟结果 （红线为输入曲线，蓝线为输出曲线）