第07章 脉冲信号的产生与处理电路

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：
(1
RF R1
)vI1
若 R1 R2 , R3 RF
vO

RF R1
(vI1
vI2)
应用wk.baidu.com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
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
讨论群：3643 7175 swsmail@163.com
7.1 脉冲波形的基础知识
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。
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
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
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
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
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
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。
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
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
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
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
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
vP1

R2 R1 R2
vI

R1 R1 R2
vO1
Vth1 Vth2


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)