第5章集成信号发生器Ⅰ-精品文档

R2
R3
uO
+
UR
–
R1
±UZ DZ
t
uO为方波
(3) 主要参数计算
UZ +FUZ
电容两端电压的变化规律 0
根据三要素法
-FUZ -UZ
uO
t1 uC
t2
t
T
T
2
2
u C (t) u C ( ) [u C (0 )- u C ( )e - ] t
如果选定时间起点为t2，那么
uC(0)-FU Z
uO=+Uz
电容C充电 uC按指数规律上升 C
UZ FUZ
0
uO, uCuO uC
F-UUZ Z
ic
R
u– –
+ u– C
u+ + A
R2
R3
uO
+
UR
–
R1
±UZ DZ
uO、uC
t
波形图
b. 当uC>FUZ 时 uO=-Uz
UR=-FUz
UZ FUZ
0
uO, uCuO uC
F-UUZ Z
+–A1
R3
B
R2
R
+–A2
uO
DZ
令
uBR1R 1R2UZR1R 2R2uO0
uO , uO1
UZ
uO1
得
uO

-
R1 R2
UZ
波形图 0 uO
-UZR1/R2
-
t
UZ
c. 当 uB<0时
uO 1-Uz
电容 器放电 输出电压
uO1
C
R1
+–A1
R3
B
R2
R
+–A2
uO
DZ
uO-R1Cttt uO1dt
T1 T2 T
T1＝T2
T1 T2 T
T1＝T2
(b) T1 T2 T
(d)
T1≠T2
T1 T2 T
T1≠T2
图5.1-1-(a) 方波、 (b) 矩形波、 (c) 三角波、 (d) 锯齿波波形示意
5.1 非正弦波发生器
主要组成：
（1）具有开关特性的器件（如电压比较器等） 主要作用：产生高、低电平。
R1
–+A2
R3 uO
B
R2
DZ
-U
+U
U通过R向 C充电
1 tt
U
uO 1-RCt
Udt - t RC
uO1随时间线性下降
C
uO1
R
–+A1
S
R1
–+A2
R3 uO
B
R2
(b) 当 uB≤0 时
uO -Uz
DZ
-U
+U
开关 S 接 –U
电容 反向充电
uO1-R1Cttt(-U)dt
U RC
t
uO1随时间线性上升
R
(c) 当 uB ≥ 0 时
uO Uz
S又接U 电容 又正向充电
C + uC –
–+A1
S
uO1
R1
–+A2
R3 uO
B
R2
DZ
-U
+U
uO1又随时间线性下降
R uO1输出三角波
C + uC –
–+A1
S
uO1
R1
–+A2
R3 uO
B
R2
DZ
-U
+U
uO
uO输出方波
uO , uO1
Uz t RC
UZ
波形图 0
uO1 uO
t
uO随时间线性上升
-UZR1/R2
-
UZ
d. 当 uB>0时
uO1UZ
uO1
C
R1
+–A1
R3
B
R2
R
+–A2
uO
DZ 令
uB-R 1R 1R2UZR 1R 2R2uO0UZR1
UZ
/ R2
uO , uO1 uO1
uO

R1 R2
答：如果电阻R+> R-，那么，电容C的充电时间将大 于放电时间，输出波形的占空比增大。
5.1.2 三角波和锯齿波发生器 （1）电路组成
uO1 C
R1
+–A1
R3
B
R2
R
+–A2
uO
DZ
迟滞比较器
积分器
（2）工作原理 图中 uO 1 UZ
uO1
C
R1
+–A1
R3
B
R2
R
+–A2
uO
DZ
uBR1R 1R2uO 1 R1R 2R2uO R1R 1R2(UZ)R1R 2R2uO
第5章 集成信号发生器 信号发生器广泛用于电子工程、自动控制、遥
测遥控、仪器仪表和计算机等技术领域。按产生 信号的波形特点，信号发生器可分为：
非正弦波信号发生器
正弦波信号发生器
5.1 非正弦波发生器
主要特点：振荡条件比较简单，只要反馈信号 能使比较电路状态发生变化，即能产生周期性 的振荡。
(a)
(c)
+12V
+ u– C
–
A
+
• uO
• R1
UR=3V 100kW电压uO和电容 电压uC的波形图
uO/V
12
0
uC/V
t
5
1
0
t
（b）由图可知，运放同相
R4
R5
端电位的最大值和最小值，
100kW
100kW
即为uC的最大值和最小值。
C 0.01mF
+ u– C
+12V –
R5 100kW
（c）如果Ucmax<U+max，或 Ucmim>U+mim，电路不能产 生方波。
+12V
C 0.01mF
+ u– C
–
A
+
• uO 由图可知
UCmax=UOmax/2=6V
• R1
UR 100kW
R3 100kW
R2 100kW
UCmim=UOmim/2=0V
（a）画出输出电压uO和电容电压uC的波形；
R4
R5
（b）求出uC的最大值和 最小值;
100kW
100kW +12V
（c）当UR的大小超出什 么范围时，电路将不再 产生矩形波？
C 0.01mF
+ u– C
–
A
+
• R1
UR 100kW
R3 100kW
• uO
R2 100kW
R4
R5
100kW
C 0.01mF
uC()UZ
RC
当 t=T/2 时
uC(T/2)FU Z
即
UZ +FUZ
0
-FUZ -UZ
F Z U U Z [- F Z - U U Z ]e - T /2
uO
t1 uC
t2
t
T
T
2
2
由此得电路的振荡周期
振荡频率：
T 2 RlC n 1 2 ( R 1/R 2 )
（2）反馈网络 主要作用：将输出电压适当地反馈给开关器件使 之改变输出状态。
（3）延时环节 主要作用：实现延时，以获得所需要的振荡频率。
5.1.1 方波发生器 （1）电路组成
R
C
u– –
+ u– C
u+ + A
R2
R3
uO
+
UR
–
R1
±UZ DZ
延迟 环节
R
C
u– –
+ u– C
u+ + A
R2
uuOO、、uuCC
t
波波形形图图
d. 当uC< -FUZ 时
ic R
uO=Uz UR=FUz
C
u– –
+ u– C
u+ + A
R2
R3
uO
UZ FUZ
0
uO, uCuO uC
F-UUZ Z
+
UR
–
R1
t
±UZ DZ
uuOO、、uuCC 波波形形图图
e. 当uO=+Uz时
UR=FUz
电容C又充电 C
R2 DZ
解 由题意，画出uO和uC的波形图。 R
RW D1
波形图
uO，uC
UZ UF
0
-UF
-
UZ
T1
uO uC
T2 T
C
+ u_ C
_
A
D2
uO
•
+
R3
+ R1 u_F
R2 DZ
t 其中
UF

R1 R1 R2
UZ
当uO=UZ时，uO通过D1对电容充电
T1(RRW )Cln1(2R R21)
1
f0
2RC ln1(2R1/R2)
思考题
R
C
u– –
+ u– C
u+ + A
R2
R3
uO
+
uR