第07章 脉冲信号的产生与处理电路

T RC ln vC (t1) vC ()
2
vC (t2 ) vC ()
RC ln
R1
R1 R2
VZ
VZ

R1
R1 R2
VZ
VZ
RC ln(1 2R1 ) R2
由施密特触发器组成的多谐振荡器
占空比可调的脉冲波发生电路
7.7 三角波与锯齿波发生器
三角波发生器
若 R1//RF= R2//R3//R4
vO

( RF R2
vI1

RF R3
vI2 )
集成运放的基本输入方式
差分输入减法电路
vO vO1 vO2

R3 R2 R3
(1
RF R1
)vI1

RF R1
vI2
当
vI1
=0
时：
vo2
RF R1
vI2
当
vI2
=0
时：
vo1

R3 R2 R3
Vth1

R1 R2 R2
VREF

R1 R2
VZ
Vth2

R1 R2 R2
VREF

R1 R2
VZ
VT

2R1 R2
VZ
电子电路基础
Electronic Circuit Foundation
第七章 脉冲信号的产生与处理电路
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7.1 脉冲波形的基础知识
vO (t1)
VZ R4C
T1
Vth1
Vth2

2R1 R2
VZ
放电时间常数
T1

2R1R4C R2
该电路的振荡周期
T 4R1R4C R2
三角波发生器
在t1 t2期间，电容C恒流放电
iC

VZ R4
电压变化量
vC


2R1 R2
VZ
放电时间常数
T1

C
vC iC

2R4C
R1 R2
什么是脉冲波
正弦波: 波形按正弦规律变化 脉冲波: 非正弦波
波形的产生
振荡电路
波形的处理
整形: 改变信号波的某些参数 限幅: 传输部分波形，抑止其余部分 钳位: 固定部分波形电位，保持其余部分形状不变
脉冲波形的基础知识
波形参数
脉冲幅度 Vm 上升时间 tr 下降时间 tf 平均脉宽 tW 脉冲周期 T 占空比 D 顶部倾斜 Vm
若vI 为常数，C上初始电压为0，则
vO


vI RC
(t

t0 )
模拟乘法器的应用
在下图中，A为理想运放，k为正值，vI>0，求vO= ？
k vO2
vO vI / k
同相输入滞回比较器
对于同相输入端：
vP

R2 R1 R2
vI

R1 R1 R2
vO
对于反相输入端：
vN VREF 阈值电压：
锯齿波发生器
关于锯齿波的说明
扫描期T1：也称为扫描正程，要求在T1时间内，电压随时间线性变化。 回扫期TB：对此期间的波形无特殊要求，这段时间越短越好。 休止期T2：是本次扫描正程结束到下次扫描正程开始的间隔时间。 重复周期T：T ＝ T1＋T2 ，频率f：f ＝ 1/T 扫描幅度Vm：扫描期内电压的幅值。
vP1

R2 R1 R2
vI

R1 R1 R2
vO1
Vth1 Vth2
ห้องสมุดไป่ตู้

R1
R2 R1
R2
VZ VZ
三角波发生器
1t
vO R4C t0 vO1(t)dt vO (t0 )
在t1 t2期间，电容C恒流放电
vO


VZ R4C
(t2
t1)
7.6 多谐振荡器
多谐振荡器：能够产生矩形脉冲的振荡电路。
具有两个暂稳态. 具有反馈网络：将输出反馈到输入端. 具有延迟环节：获得所需振荡频率.
由施密特触发器组成的多谐振荡器
由施密特触发器组成的多谐振荡器
用施密特触发器构成多谐振荡器
多谐振荡器的波形
由施密特触发器组成的多谐振荡器
该电路的振荡周期
T 4R1R4C R2
锯齿波发生器
锯齿波发生器：充、放电回路具有不同的时间常数。 利用理想二极管的单项导电性，使充、放电回路具有不同的
时域：矩形波
频域
边沿: 集中了信号的高频分量 顶/底部: 集中了信号的低频部分
饱和深度的定义
临界饱和状态：
I CS
VCC
VCE(Sat) RC
VCC RC
I BS

I CS

在深度饱和情况下：
iB

I BS

I CS

饱和深度： N iB I BS
电子电路基础
Electronic Circuit Foundation
北京邮电大学 信通院
孙文生
集成运放的基本输入方式
反相输入
反相加法电路
vO


RF R1
vI
vO

( RF R1
vI1
RF R2
vI2 )
集成运放的基本输入方式
同相输入
同相加法电路
vO

(1
RF R1
)vI
用电容C引入深负反馈，工作 在线性区.
+-
根据虚短，N点虚地：

iR

iC
vI R
C dvC dt
C
dvO dt
1t
vO
RC
t0 vI (t)dt vO (t0 )
其中： RC 为积分时间常数
vO (t0 ) vC (t0 ) 为积分初始条件
反相积分运算电路
施密特触发器的阈值电压：
VT VT


R2
R1 R2 R2
R1 R2
VZ VZ
T 2RC ln(1 2R1 ) R2
由施密特触发器组成的多谐振荡器
T 2RC ln(1 2R1 ) R2
电路的充、放电回路相同，充、放
电时间常数相等，输出电压 vo 为方波。 在电容C放电期间，时间常数为RC，初 值为 vC(t1)=VT+，转换值为 vC(t2)=VT-， 终值vC()=-VZ。
(1
RF R1
)vI1
若 R1 R2 , R3 RF
vO

RF R1
(vI1
vI2)
应用举例
例：在下图所示的电路中，A1、A2 、A2为理想运放，求vo
vO1


R1 R1
vI1

vI1
vO2 vI2
vO

1 (1 2
R5 R4
)(
vI2

vI1)
积分运算电路
电路的组成
典型的锯齿波波形
三角波发生器
三角波发生器：充、放电回路具有相同的时间常数，恒流充放电。
多谐振荡器
积分电路
采用波形变换的方法产生三角波
三角波发生器
1t
vO R4C t0 vO1(t)dt vO (t0 )
三角波发生器：充、放电回路具有相同的时间常数，恒流充放电。
T 4R1R4C R2