《項(xiàng)目6波形發(fā)生電路分析及應(yīng)用教學(xué)課件 中職 高教版 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)與仿真（Multisim10）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《項(xiàng)目6波形發(fā)生電路分析及應(yīng)用教學(xué)課件 中職 高教版 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)與仿真（Multisim10）（65頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2016/8/28,,?#?,項(xiàng)目,6,波形發(fā)生電路分析及,應(yīng)用,6.1,任務(wù),1 RC,正弦波振蕩電路的,分析,振蕩電路是一種不需要外加輸入信號(hào)就能將直流電源能量轉(zhuǎn)換為具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路。按產(chǎn)生的波形不同振蕩電路可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。,正弦波振蕩器在電子測(cè)量、自動(dòng)控制、通信和熱處理等多種技術(shù)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。如電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的低頻信號(hào)發(fā)生器就是一種正弦波振蕩電路；大功率的振蕩電路還可以直接為工業(yè)生產(chǎn)提供能源，如高頻加熱爐的高頻電源；此外，超聲波

2、探傷、無(wú)線電和廣播電視信號(hào)的發(fā)送和接收等，都離不開(kāi)正弦波振蕩電路。,,6.1.1,正弦波振蕩電路的組成與振蕩,條件,1.,正弦波振蕩電路的組成,正弦波振蕩器是一種能產(chǎn)生并連續(xù)輸出穩(wěn)定正弦波信號(hào)的電路。由于波形產(chǎn)生電路沒(méi)有外加激勵(lì)信號(hào)，其初始信號(hào)來(lái)自于開(kāi)機(jī)時(shí)沖擊電流中的諧波分量這種諧波分量隨時(shí)間衰減很快，要想振蕩能夠持續(xù)下去，必須有一個(gè)放大電路，把這些諧波分量加以放大，以保證正常起振和維持足夠的輸出幅度。,為得到幅值穩(wěn)定的振蕩信號(hào)，需要有一個(gè)穩(wěn)定幅度的電路，使輸出的振蕩信號(hào)振幅保持恒定。正弦波振蕩電路的框圖如圖,6-1,所示。,正弦波振蕩電路的組成及各部分的作用如下,（,1,）基本放大電路,在正

3、弦波振蕩電路中，放大電路除了一定的放大作用外，還給電路提供能量，補(bǔ)充振蕩中的能量損耗，使振蕩電路維持等幅振蕩,。,（,2,）反饋網(wǎng)絡(luò),反饋網(wǎng)絡(luò)的主要作用是將放大電路的振蕩信號(hào)進(jìn)行正反饋，以維持持續(xù)的振蕩,（,3,）選頻網(wǎng)絡(luò),它的主要作用是產(chǎn)生單一頻率的正弦波。選頻網(wǎng)絡(luò)所選定的頻率就是正弦波振蕩電路的振蕩頻率。,（,4,）穩(wěn)幅環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)用于建立振蕩的穩(wěn)定的振幅。它可以利用電路中有源器件的非線性來(lái)完成，也可以設(shè)計(jì)獨(dú)立的穩(wěn)幅電路。,,2.,自激振蕩的條件,（,1,）振蕩條件,從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩電路可以看成一個(gè)沒(méi)有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。圖,6-2,表示接成正反饋時(shí)，放大電路在輸入信

4、號(hào)為,0,時(shí)的方框圖。,,由圖可知，若在放大器的輸入端外接一定頻率、一定幅度的正弦波信號(hào)，經(jīng)過(guò)基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的環(huán)路傳輸后，在反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端得到反饋信號(hào)，如果輸入信號(hào)與反饋信號(hào)在大小和相位上都一致，即,,上式分別用幅度平衡條件和相位平衡條件表示,①,幅度平衡條件是放大倍數(shù)與反饋系數(shù)的乘積之模等于,1,，即,,②,相位平衡條件是放大電路的相移與反饋網(wǎng)絡(luò)的相移之和等于,±2nπ,，即,,,,（,2,）起振和穩(wěn)幅,我們知道，放大電路中存在噪聲或瞬態(tài)擾動(dòng)，它的頻譜很寬，其中必然包含振蕩頻率,f,o,的成分。我們可以用選頻網(wǎng)絡(luò)將頻率為,f,o,的成分從噪聲或瞬態(tài)擾動(dòng)中,“,挑選,”,出來(lái)，并使

5、,f,o,以外其他頻率的成分衰減下去，只耍，輸出信號(hào)就會(huì)由小逐漸變大，即正弦波振蕩電路就會(huì)自行起振，或者說(shuō)能夠自激。因此起振的幅值條件是，要想能自行起振，當(dāng)然還必須滿足相位條件，即。,,3,．正弦波振蕩電路的分析方法,首先檢查是否具有正弦波振蕩電路的幾個(gè)基本組成部分，即是否有放大電路，反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)等。然后分析放大電路的結(jié)構(gòu)是否合理，靜態(tài)工作點(diǎn)是否能保證放大電路正常工作。再分析放大電路是否滿足振蕩的相位平衡條件和幅值平衡條件。,利用幅值平衡條件檢查正弦波振蕩電路是否可以滿足自激振蕩條件。如果，，電路不可能振蕩。如果電路能夠振蕩，但是會(huì)出現(xiàn)明顯的非線性失真，需要加強(qiáng)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的作用。如果，電路

6、能夠振蕩。振蕩電路在起振過(guò)程中，要求，這樣才能保證振蕩信號(hào)的幅度不斷加大,。而在起振過(guò)程完成后，必須位，電路能夠維持振蕩。,,一股采用瞬時(shí)極性法，針對(duì)反饋環(huán)路判別反饋的性質(zhì)，如果是正反饋則滿足相位條件，否則不滿足相位條件。具體的判斷步驟是：,①,確定振蕩電路中的放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分。找到反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端和放大器輸入端的連線，將其斷開(kāi)。這時(shí)應(yīng)把放大電路的輸入阻抗作為反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載看待。,②,在斷開(kāi)點(diǎn)處給放大電路加輸入信號(hào)，假設(shè)信號(hào)的瞬時(shí)極性為正；經(jīng)放大電路和反饋支路逐級(jí)判定信號(hào)的瞬時(shí)極性，確定出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。根據(jù)放大電路和反饋,網(wǎng)絡(luò),③,判斷,電路是否滿足相位起振條件。,一般來(lái)說(shuō)，振蕩

7、的幅度平衡條件比較容易滿足，關(guān)鍵是檢查相位平衡條件。,,6.1.2 RC,正弦波,振蕩器,輸出幅度最大，而且輸出電壓與輸入電壓同相，即相位移為,0o,。所以,RC,串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。,2.RC,橋式振蕩電路,圖,6-5,是,RC,橋式正弦波振蕩器，它由兩部分組成。放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大電路是一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成的同相比例放大電路。,RC,串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在電路中作為正反饋通道兼有選頻作用。,R,f,和,R,支路引入一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋。由圖可見(jiàn)，串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的,RC,串聯(lián)支路和,RC,并聯(lián)支路以及負(fù)反饋支路中的,R,f,和,R,正好組成一個(gè)電橋的四個(gè)臂，因此這種電路又稱為文氏電橋振蕩電路。,,這個(gè)電

8、路并沒(méi)有解決好振幅自動(dòng)穩(wěn)定的問(wèn)題。剛開(kāi)始起振時(shí)，環(huán)路增益大于,1,，振蕩器的輸出幅度不斷增大。當(dāng)輸出幅度受運(yùn)放最大輸出幅度的限制不再增大時(shí)，波形已產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的非線性失真。,,因此，需要利用非線性器件來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩幅度的自動(dòng)穩(wěn)定。圖,6-6,就是利用熱敏電阻穩(wěn)幅的,RC,橋式正弦波振蕩器。,,當(dāng)振蕩信號(hào)足夠大時(shí)，電阻,R,f2,上的壓降也較大，兩個(gè)二極管導(dǎo)通了。這時(shí)，反饋支路的等效電阻逐漸變小，電壓放大倍數(shù)趨近于,3,，振蕩輸出信號(hào),u,o,的幅度穩(wěn)定下來(lái)。起振過(guò)程結(jié)束．電路輸出穩(wěn)定的正弦信號(hào)。,操作訓(xùn)練,1 RC,正弦波振蕩器測(cè)試,1.,訓(xùn)練目的,①掌握,RC,正弦波振蕩器的組成及其振蕩

9、條件。,②學(xué)會(huì)測(cè)量、調(diào)試振蕩器電路。,2.,仿真訓(xùn)練,（,1,）創(chuàng)建仿真電路,按圖,6-8,所示電路連接好仿真電路。元器件參數(shù)按電路標(biāo)注設(shè)置。,,（,2,）啟動(dòng)仿真按鈕，雙擊示波器圖標(biāo)，觀察示波器面板有無(wú)正弦波輸出。若無(wú)輸出，可調(diào)節(jié),RP,使電路產(chǎn)生振蕩。觀察輸出波形的情況，如出現(xiàn)圖,6-9,所示波形，說(shuō)明輸出產(chǎn)生失真。適當(dāng)減小,RP,，可以得到無(wú)明顯失真的正弦波。如圖,6-10,所示。,(3),根據(jù)示波器測(cè)得的正弦波，讀出其周期，計(jì)算振蕩器的頻率，與理論值比較。,3.,實(shí)驗(yàn)測(cè)試,（,1,）參考,RC,振蕩器仿真電路，準(zhǔn)備元器件連接電路，并仔細(xì)檢查確保電路無(wú)誤。,(2),接通電源用示波器觀測(cè)有

10、無(wú)正弦波輸出。調(diào)節(jié),Rp,，使輸出波形從無(wú)到有直至不失真。,(3),根據(jù)示波器測(cè)得的正弦波，讀出其周期，計(jì)算振蕩器的頻率，與理論值比較。,,6.2,任務(wù),2 LC,正弦波振蕩電路,6.2.1 LC,并聯(lián)電路的頻率特性,根據(jù)上式可以畫出不同,Q,時(shí),LC,并聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性，如圖,6-12,所示。從圖中可看出，,LC,并聯(lián)回路具有良好的選頻特性，,Q,值越高，則幅頻特性越尖銳．相角隨頻率變化的程度也越急劇，選頻特性越好。,6.2.2,變壓器反饋式,LC,振蕩電路,變壓器反饋式,LC,振蕩電路如圖,6-13,所示，它由放大電路、變壓器反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)三部分組成。放大電路接成共發(fā)射極

11、組態(tài)，線因,L,1,與電容,C,組成選頻網(wǎng)絡(luò)，變壓器二次線圈是反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)耦合電容,C,b,將信號(hào)反饋回晶體管的基極。,產(chǎn)生正弦波振蕩時(shí)，線圈,L,1,與電容,C,組成的選頻網(wǎng)絡(luò)工作在并聯(lián)諧振狀態(tài)，相當(dāng)于一個(gè)電阻，即晶體管的集電極負(fù)載電阻。,變壓器反饋式振蕩電路的特點(diǎn)：,（,1,）易起振，輸出電壓較大。由于采用變壓器耦合，易滿足阻抗匹配的要求。,（,2,）調(diào)頻方便。一般在,LC,回路中采用接入可變電容器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)頻范圍較寬，工作頻率通常在幾兆赫左右。,（,3,）輸出波形不理想。由于反饋電壓取自電感兩端，它對(duì)高次諧波的阻抗大，反饋也強(qiáng)，因此在輸出波形中含有較多高次諧波成分。,,6.2.3

12、,三點(diǎn)式,LC,振蕩電路,1,電感三點(diǎn)式,LC,振蕩電路,圖,6-15 a,所示是一種電感三點(diǎn)式,LC,振蕩器。電路中，,LC,并聯(lián)回路的電感是一個(gè)電感線圈，中間有抽頭，分為,L,1,和,L,2,兩個(gè)線圈。從交流通路上看，電感線圈的三個(gè)端點(diǎn)分別同晶體管的三個(gè)極相連，所以稱為電感三點(diǎn)式,LC,振蕩器。,電感三點(diǎn)式具有以下特點(diǎn),(1) L,1,和,L,2,兩個(gè)線圈耦合緊密，很容易起振。改變電感油頭的位置，即改變,L,1,和,L,2,的比值，可以獲得滿意的正弦波，且振幅較大。通常反饋線圈選擇為整個(gè)線圈的,1/8,到,1/4,。,(2),并聯(lián)諧振回路可以采用可變電容，改變電容,C,來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率，調(diào)節(jié)

13、頻率非常方便，易獲得一個(gè)較寬的振蕩頻率調(diào)節(jié)范圍。,(3),由于反饋電壓取自電感,L,1,，而電感對(duì)高次諧波的阻抗較大，在反饋信號(hào)中有較大的高次諧波分量，使輸出波形變差。一般用于要求不高的場(chǎng)合，產(chǎn)生幾十兆赫以下的正弦波。,,2,．電容三點(diǎn)式,LC,振蕩電路,電容三點(diǎn)式,LC,振蕩電路如圖,6-16,所示。晶體管的三個(gè)電極分別與電容,C,1,和,C,2,的三個(gè)端點(diǎn)相聯(lián)，故稱電容三點(diǎn)式,LC,振蕩電路。這種電路的放大器是共射組態(tài)，其基極與集電極的相位相差,180o,。,電容三點(diǎn)式具有以下特點(diǎn),1,）電容三點(diǎn)式振蕩電路的反饋電壓取自,C,2,，,C,2,對(duì)高次諧波容抗小，反饋電壓中含高次諧波分量小，因

14、此輸出波形好。,2,）由于,C,1,和,C,2,的容量可以選的較小，故振蕩頻率一般可達(dá),100MH z,以上。這種電路反饋電壓取自電容,C,2,兩端，而電容對(duì)高次諧波的阻抗較小，因此反饋電壓中的諧波分量很小，輸出波形較好。,3,）該電路調(diào)節(jié)振蕩頻率不太方便。若通過(guò)調(diào)節(jié)電容來(lái)調(diào)節(jié)頻率，反饋系數(shù)會(huì)隨之變化，將影響振動(dòng)器工作狀態(tài)。因此，電容三點(diǎn)式振蕩電路適用于頻率固定的高頻振動(dòng)器。,與電感三點(diǎn)式,LC,振蕩電路一樣，電容三點(diǎn)式,LC,振蕩電路也可與共基放大器配合使用。,這時(shí)，由于放大器輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間相位相同，電容三點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間相位也必須相同。這樣才能滿足相位平衡條件的要求。

15、,操作訓(xùn)練,2,LC,正弦波振蕩電路測(cè)試,1.,訓(xùn)練目的,①掌握,LC,正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件。,②學(xué)會(huì)測(cè)量、調(diào)試振蕩器。,2.,仿真測(cè)試,1,）創(chuàng)建仿真電路,LC,振蕩的仿真電路如圖,6-17,所示。,,2,）啟動(dòng)仿真按鈕，雙擊示波器圖標(biāo)，觀察示波器面板有振蕩輸出。逐漸增加基極偏置電阻，并在輸出端產(chǎn)生振蕩波形，如圖,6-18,所示。,,3.,實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)電路參照仿真測(cè)試電路圖,6-16,，圖中晶體管用,3DG6,代替，連接電路并檢查無(wú)誤后再接通電源，仿照仿真測(cè)試步驟調(diào)試電路，用示波器觀察振蕩波形，并與仿真結(jié)果比較。,6.3,任務(wù),3,石英晶體正弦波振蕩電路,6.3.1,石英晶體的基

16、本特性與等效電路,1,．石英晶體的基本特性,(1),石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu),石英晶體是一種各向異性的結(jié)晶體，其化學(xué)成分是二氧化硅。石英晶體諧振器是利用石英晶體,(,二氧化硅的結(jié)晶體,),的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片,(,簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等,),，在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體。,,,(2),壓電效應(yīng),,石英晶體之所以能作為選頻元件，是利用了它所特有的壓電效應(yīng)。所謂壓電效應(yīng)，就是當(dāng)晶體受外力作用而變形時(shí)，就在它的表面產(chǎn)

17、生正、負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓，這稱為正壓電效應(yīng)；當(dāng)在晶片兩面施加電壓時(shí)，晶體又會(huì)發(fā)生形變，這稱為反壓電效應(yīng)。因此若在晶體兩端加交變電壓時(shí)，晶體就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)，同時(shí)由于電荷的周期性變化，又會(huì)有交流電流流過(guò)晶體。由于晶體是有彈性的固體，對(duì)于某一種振動(dòng)方式，有一個(gè)機(jī)械的自然諧振頻率。當(dāng)外加電信號(hào)頻率在此自然頻率附近時(shí)，就會(huì)發(fā)生諧振現(xiàn)象。它既表現(xiàn)為晶片的機(jī)械共振，又在電路上表現(xiàn)出電諧振，有很大的電流流過(guò)，產(chǎn)生電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。晶片的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。,,2,．等效電路,,石英晶體諧振器的等效電路如圖,6-20,所示。,圖中,C,o,稱為靜電電容，電感,L,和電容,C,

18、分別表示晶片的慣性和彈性，晶片振動(dòng)時(shí)的摩擦損耗則由電阻,R,來(lái)等效。,,由石英晶體的等效電路可以看出，它是一個(gè)串、并聯(lián)的振蕩電路，它有兩個(gè)諧振頻率，即,L,，,C,，,R,支路串聯(lián)諧振頻率,f,s,和整個(gè)等效電路并聯(lián)諧振頻率,f,p,，，它們分別為：,根據(jù)石英晶體的等效電路，可定性畫出它的電抗,—,頻率特性曲線如圖,6-21,所示，可見(jiàn)，僅在,f,s,＜,f,＜,f,p,的極窄的范圍時(shí)，石英晶體呈感性，相當(dāng)于一個(gè)電感元件。當(dāng),f,＝,f,s,時(shí)，石英晶體呈純電阻性，其阻值等于,R,為最??；頻率低于串聯(lián)諧振頻率,f,s,或者頻率高于并聯(lián)諧振頻率,f,p,時(shí)，石英晶體都呈容性，相當(dāng)于一個(gè)電容元件。

19、,6.3.2,石英晶體振蕩電路,用石英晶體諧振器構(gòu)成的晶體振蕩器的電路類型有很多，從晶體諧振器所起的作用來(lái)看，主要分為并聯(lián)型晶體振蕩器和串聯(lián)型振蕩器兩大類。即：,(1),當(dāng)石英晶體發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，它呈純阻性，相移是零。若把石英晶體作為放大電路的反饋網(wǎng)絡(luò)，并起選頻作用，只要放大電路的相移也是零，則滿足相位條件。這種電路稱為串聯(lián)型石英晶體振蕩電路。,(2),當(dāng)頻率在,f,p,與,f,s,之間時(shí)，石英晶體的阻抗呈電感性，可將它與兩個(gè)外接電容器構(gòu)成電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路，這種電路稱為并聯(lián)型石英晶體振蕩電路。,,1,．并聯(lián)型石英晶體振蕩電路,,電路圖,6-22,是,—,個(gè)并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，石英晶

20、體在電路中起到電感的作用，它與,C1,和,C2,組成,LC,選頻電路，構(gòu)成了振蕩頻率高度穩(wěn)定的電容三點(diǎn)式,LC,振蕩電路。石英晶片作電感用。電路的振蕩頻率為,,2,．串聯(lián)型石英晶體振蕩電路,圖,6-23,是一個(gè)串聯(lián)型石英晶體振蕩電路。圖中,C,1,為旁路電容，對(duì)交流信號(hào)可視為短路。若斷開(kāi)反饋，給放大電路加輸入電壓，極性上,“+”,下,“—”,，則,VT1,管集電極動(dòng)態(tài)電位為,“+”,，,VT2,管的發(fā)射極動(dòng)態(tài)電位也為,“+”,。,只有在石英晶體呈純阻性，即產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí)，反饋電壓才與輸入電壓同相，電路才滿足正弦波振蕩的相位平衡條件。所以電路的振蕩頻率為石英晶體的聯(lián)諧振頻率,fs,。調(diào)整,R,f

21、,的阻值，可使電路滿足正弦波振蕩的幅值平衡條件。,6.4,任務(wù),4,非正弦波形發(fā)生電路的分析,6.4.1,方波發(fā)生器,1,．方波波發(fā)生電路,方波波發(fā)生電路如圖,6-24,所示，它是在遲滯比較器的基礎(chǔ)上，把輸出電壓經(jīng),R,、,C,反饋到集成運(yùn)放的反相端，在運(yùn)放的輸出端引入限流電阻,R,3,和兩個(gè)穩(wěn)壓管而組成的雙向限幅電路。,,方波波發(fā)生電路常作為數(shù)字電路的信號(hào)源或模擬電子開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，它也是其它非正弦波發(fā)生電路的基礎(chǔ)。由于方波被包含豐富的高次諧波，所以方波波發(fā)生器也稱為多諧振蕩器。,設(shè)初始時(shí)電容上沒(méi)電荷，即,u,c,(0),＝,0,，比較器的輸出為高電平,u,o,＝,+,U,Z,，則運(yùn)放同相端

22、的電壓為,輸出端維持高電平,u,o,=+,U,Z,，這時(shí)，輸出,u,o,通過(guò),R,向電容,C,充電，電容電壓按指數(shù)規(guī)律上升。只要,u,c,＜,U,+,，電容將繼續(xù)被充電。但當(dāng)電容充電到,u,c,=,U,+,時(shí)，比較器的輸出翻轉(zhuǎn)，,u,o,=﹣,U,Z,，同時(shí)運(yùn)放同相端的電壓也改變?yōu)?這時(shí)，電容通過(guò),R,放電，電容電壓將按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)電容電壓下降到,u,c,=,U,′+,時(shí)，比較器輸出再度跳轉(zhuǎn)到,u,o,=+,U,Z,，輸出電壓再度向電容充電，當(dāng)電容充電到,u,c,=,U,+,時(shí)，輸出又翻轉(zhuǎn),……,如此反復(fù)，最后在輸出端就得到了如圖,6-25,所示的方波發(fā)生電路的輸出電壓波形。,,2.,占空

23、比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路,矩形波與方波相比，是高低電平所占時(shí)間不等，通常把方波高電平的時(shí)間,T,H,與周期,T,之比稱為占空比。方波的占空比為,50,％。如需產(chǎn)生占空比小于或大于,50,％的矩形波，只需適當(dāng)改變電容,C,的正、反向充電時(shí)間常數(shù)即可。因此只需對(duì)圖,6-23,稍加改造即可，其改造后的電路如圖,6-26,所示。對(duì)應(yīng)的波形如圖,6-27,所示。,若改變,R,W,滑動(dòng)觸頭位置，就可改變充電和放電的時(shí)間常數(shù)。如滑動(dòng)端往下移，,R,W1,增加，,R,W2,減少，則充電時(shí)間常數(shù)增加，放電時(shí)間常數(shù)減少。,矩形波高電平和低電平的時(shí)間分別為,6.4.2,三角波發(fā)生電路,三角波發(fā)生電路一般可用方波發(fā)生電

24、路后加一級(jí)積分電路組成，將矩形波積分后即可得到三角波。圖,6-28,所示為方波,—,三角波發(fā)生器。,圖中第一級(jí)運(yùn)放構(gòu)成滯回比較器，第二級(jí)運(yùn)放構(gòu)成積分電路，第二級(jí)的輸出又反饋到第一級(jí)的同相輸入端。,假定剛開(kāi)始,(t,＝,0,時(shí)，滯回比較器輸出為高電平，即,u,01,＝,+U,Z,，且積分電容上的初始電壓為零，有,u,o,＝﹣,u,c,＝,0,。由疊加定理可得滯回比較器的同相端的電壓為,,在電源剛接通時(shí)，假設(shè)電容器初始電壓為零，集成運(yùn)放,A1,輸出電壓為,+U,Z,，即積分器輸入為,+U,Z,，通過(guò),R3,給電容,C,開(kāi)始正向充電，輸出電壓,u,o,開(kāi)始減小，,u,+1,值也隨之減小，當(dāng),u,o,

25、減小到,時(shí)，,u,+1,由正值變?yōu)榱?，滯回比較器,A1,翻轉(zhuǎn)，輸出,u,o1,變?yōu)?-U,Z,。,,,,由以上分析可知，三角波的輸出幅度與滯回比較器中電阻值之比及滯回比較器的輸出電壓,UZ,成正比；而三角波的振蕩周期不僅與滯回比較器的電阻值之比成正比，而且還與積分電路的時(shí)間常數(shù)成正比。在實(shí)際調(diào)整三角波的輸出幅度與振蕩周期時(shí)，應(yīng)該先調(diào)整電阻,R1,、,R2,的值，使其輸出達(dá)到規(guī)定值，然后再調(diào)整,R3,、,C,值，以使振蕩周期滿足要求。,6.4.3,鋸齒波發(fā)生電路,鋸齒波發(fā)生電路能夠提供一個(gè)與時(shí)間成線性關(guān)系的電壓或電流波形，這種信號(hào)在示波器和電視機(jī)的掃描電路以及許多數(shù)字儀表中得到了廣泛應(yīng)用。鋸齒波

26、與三角波的不同之處是上升和下降的波形不對(duì)稱。,,因此，只要在三角波發(fā)生電路基礎(chǔ)上，使積分電路中的積分電容充放電路徑不同，就可以讓波形上升和下降的斜率不同，從而輸出鋸齒波，簡(jiǎn)單的鋸齒波發(fā)生電路如圖,6-30,所示。,鋸齒波發(fā)生電路的工作原理與三角波發(fā)生電路基本相同，只是在集成運(yùn)放,A2,的反向輸入電阻,R3,上并聯(lián)了二極管,VD1,和電阻,R5,組成支路，使積分器正向積分和反向積分的速度明顯不同。當(dāng),u,o1,= -,U,Z,時(shí)，,VD1,反偏截止，正向積分的時(shí)間常數(shù)為,R,3,C,；當(dāng),u,o1,= +,U,Z,時(shí)，,VD1,正偏導(dǎo)通，正向積分的時(shí)間常數(shù)為,(R,3,//R,5,)C,。若取,

27、R5,＜﹤,R3,，則反向積分時(shí)間小于正向積分時(shí)間，就形成了如圖,6-31,所示的鋸齒波。,6.4.4 8038,集成函數(shù)發(fā)生器,1,．,8038,的工作原理,8038,是大規(guī)模集成電路，它的內(nèi)部主要有矩形波、三角波、鋸齒波發(fā)生電路以及三角波變正弦波電路，其內(nèi)部原理框圖如圖,6-32,所示。,外接電容,C,交替地從一個(gè)電流源充電后向另一個(gè)電流源放電，就會(huì)在電容,C,兩端產(chǎn)生三角波并輸出到,3,腳。該三角波經(jīng)電壓跟隨緩沖后，一路經(jīng)正弦波變換器變換成正弦波后由,2,腳輸出，另一路通過(guò)電壓比較器和觸發(fā)器，并經(jīng)過(guò)反向緩沖器，由,9,腳輸出方波。圖,6-33,為,8038,的外部引腳排列圖。,,2,．

28、,8038,的典型應(yīng)用,利用,8038,構(gòu)成的函數(shù)發(fā)生器如圖,6-34,所示，其振蕩頻率由電位器,RP1,滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置、,C,的容量、,R,A,和,R,B,的阻值決定，圖中,C,1,為高頻旁路電容，用以消除,8,腳的寄生交流電壓，,RP2,為方波占空比和正弦波失真度調(diào)節(jié)電位器，當(dāng),RP2,位于中間時(shí)，可輸出方波。,操作訓(xùn)練,3,非正弦波形發(fā)生電路測(cè)試,1.,訓(xùn)練目的,①掌握非正弦波發(fā)生電路的基本結(jié)構(gòu),s,②掌握非正弦波發(fā)小電路的基本設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試方法,③理解非正弦波發(fā)生電路的基本性能特點(diǎn)。,2.,仿真測(cè)試,1,）矩形波發(fā)生電路,（,1,）創(chuàng)建仿真電路,矩形波發(fā)生仿真測(cè)試電路如圖,6-35,

29、所示。,,（,3,）當(dāng)電位器,RP,的滑動(dòng)端調(diào)整在中間位置，輸出波形為正負(fù)半周對(duì)稱的矩形波，如圖,6-36,所示。可以根據(jù)波形讀出矩形波的幅度和周期。,,（,4,）將,RP,的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，矩形波的正半周,T1,增大，負(fù)半周,T2,減小，圖,6-37,所示，相反，如果,RP,的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，矩形波的正半周,T1,減小，負(fù)半周,T2,增大。,（,5),當(dāng),RP,滑動(dòng)到最下端時(shí)，波形如圖,6-38,所示，可以根據(jù)波形讀出矩形波的幅度和周期。,2,）三角波發(fā)生電路仿真,（,1,）創(chuàng)建仿真電路,三角波發(fā)生仿真測(cè)試電路如圖,6-39,所示。,（,2,）啟動(dòng)仿真按鈕，雙擊示波器圖標(biāo)，觀察示波器面板輸出

30、波形如圖,6-40,所示?？梢愿鶕?jù)波形讀出三角波的幅度和周期。,3,）鋸齒波發(fā)生電路仿真,（,1,）創(chuàng)建仿真電路,鋸齒波發(fā)生仿真測(cè)試電路如圖,6-41,所示。,（,2,）啟動(dòng)仿真按鈕，雙擊示波器圖標(biāo)，觀察示波器面板輸出波形如圖,6-42,所示。,,3.,實(shí)驗(yàn)測(cè)試,1,）矩形波發(fā)生器電路測(cè)試,（,1,）參考矩形波發(fā)生仿真測(cè)試電路，準(zhǔn)備元器件連接電路，并仔細(xì)檢查確保電路無(wú)誤。,(2),接通電源用示波器觀測(cè)矩形波的輸出。當(dāng)電位器,RP,的滑動(dòng)端調(diào)整在中間位置，輸出波形為正負(fù)半周對(duì)稱的矩形波。,（,3,）將,RP,的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，觀察矩形波的變化，把,RP,滑動(dòng)到最下端時(shí)，讀出矩形波的幅度和周期。,2,）三角波、鋸齒波發(fā)生電路測(cè)試,（,1,）參考三角波、鋸齒波發(fā)生仿真測(cè)試電路，準(zhǔn)備元器件連接電路，并仔細(xì)檢查確保電路無(wú)誤。,(2),接通電源用示波器觀測(cè)三角波、鋸齒波的輸出波形。,,