清华模电课件第25讲非正弦波发生电路(新)
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非正弦波信号产生电路
非正弦波信号产生电路非正弦波信号产生电路 一、单门限电压比较器 1.电路组成 电压比较器是用来比较两个输入电压的大小，据此决定其输出是高电平还是低电平。
以图1所示的同相电压比较器电路为例，参考电压VREF加于运放的反相端，VREF可以是正值或负值。
而输入信号vI加于运放的同相端。
2、工作原理 3、传输特性 以图1所示的同相电压比较器电路为例分析可知，比较器输出vo的临界转换条件是集成运放的差动输入电压，即。
由此可求出图1a电路的电压传输特性，如图1b所示。
当vI由低变高经过VREF时，vo由VOL变为VOH;反之，当vI由高变低经过VREF时，vo由VOH变为VOL。
我们把比较器输出电压vo从一个电平跳变到另一个电平时相应的输入电压vI值称为门限电压或阈值电压Vth，对于图1a所示电路，。
由于vI从同相输入且只有一个门限电压，故称为同相输入单门限电压比较器。
反之当vI从反相端输入，VREF改接到同相端，则称为反相输入单门限电压比较器。
其相应传输特性如图1b中的虚线所示。
4.过零比较器和限幅措施 对于图1a所示电路，当，则输出电压每次过零时，输出电压就产生跳变。
这种比较器称为过零比较器。
如果希望减小比较器的输出电压幅值，可外加双向稳压管Dz，如图2所示。
这时，输出电压的幅值受Dz的稳压值VZ限制，电路的正向输出幅度与负向输出幅度基本相等。
或。
电阻R起限流作用，保护稳压管。
二、迟滞比较器 单门限电压比较器虽然有电路简单、灵敏度高等特点，但其抗干扰能力差。
例如，在单门限电压比较器输入vI中含有噪声或干扰电压时，其输入和输出电压波形如图1所示，由于在vI=Vth=VREF附近出现干扰，vO将时而为VOH，时而为VOL，导致比较器输出不稳定。
如果用这个输出电压vO去控制电机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允许的。
提高抗干扰能力的一种方案是采用迟滞比较器。
1.电路组成 迟滞比较器是一个具有迟滞回环特性的比较器。
非正弦周期电流的电路.pptx
k p
第39页/共46页
一、非正弦周期函数的平均值
若 u(wt) = U0 + U km sin(kwt + k ) k =1
正弦量的平均值为0
则其平均值为： (直流分量)
U AV
=
1
2
2
0 u(wt)dwt = U0
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二、非正弦周期函数的有效值
若 u(wt) = U0 + U km sin(kwt + k ) k =1
is3
=
100 sin 3
3106 t
μA
Z (3w1) = 374 .5 89.19
U 3 = IS 3 Z (3w1)
= 33.3 10 6 374 .5 89.19 2
= 12.47 89.2 mV 2
第25页/共46页
4. 五次谐波 作用
20Ω
R
is3
C L u3
is5
直流分量+基波+三次谐波
第10页/共46页
三次谐波
频谱图
时域
U
Um
T
t
4U m
=U0
U0
3
w 3w
频域
U0
5w
5w
U = 4Um (sinwt + 1 sin 3wt + 1 sin 5wt +)
3
5
时域 周期性函数
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频域 离散谱线
§5.3 非正弦周期交流电路的分析 和计算 要点
f (wt) = A0 + Bkm sin kwt + Ckm cos kwt
k =1
k =1
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一、非正弦周期函数的平均值
若 u(wt) = U0 + U km sin(kwt + k ) k =1
正弦量的平均值为0
则其平均值为： (直流分量)
U AV
=
1
2
2
0 u(wt)dwt = U0
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二、非正弦周期函数的有效值
若 u(wt) = U0 + U km sin(kwt + k ) k =1
is3
=
100 sin 3
3106 t
μA
Z (3w1) = 374 .5 89.19
U 3 = IS 3 Z (3w1)
= 33.3 10 6 374 .5 89.19 2
= 12.47 89.2 mV 2
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4. 五次谐波 作用
20Ω
R
is3
C L u3
is5
直流分量+基波+三次谐波
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三次谐波
频谱图
时域
U
Um
T
t
4U m
=U0
U0
3
w 3w
频域
U0
5w
5w
U = 4Um (sinwt + 1 sin 3wt + 1 sin 5wt +)
3
5
时域 周期性函数
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频域 离散谱线
§5.3 非正弦周期交流电路的分析 和计算 要点
f (wt) = A0 + Bkm sin kwt + Ckm cos kwt
k =1
k =1
模拟电子技术基础 第25讲 非正弦波发生电路
7.5.1 矩形波与方波发生电路
7.5.1.1 基本方波发生电路 图7-5-1 R1
vN _
R4
C
+ v_c
A+ vP +
vo
R3
R2
±(Vz+VD)
(a)原理电路
vo,vc (b)波形图
(VZ+VD)
Vth
•
•
0 t0
t1
t2
t
−(VZ+VVDth)
•
← T→
2
←TH→←TL→
当vc↓= Vt，h vo↑=vOH,C又被正向充电， 形成振荡状态。(如波形图所示)
D1
R1
D2
R2
C 0.02F
A1
R3 u O1 10k
R4
A2
R5
u O2
500
DZ UZ
i u
O
(a)
(b)
讨论二
现有频率为1kHz的正弦波ui，实现下列变换：
1kHz的正弦波ui ↓
2kHz的正弦波 ↓
2kHz的方波 ↓
2kHz的三角波
7.5 非正弦振荡电路
7.5.1 矩形波与方波发生电路
两个RC环节
实际电路将两个RC 环节合二为一
UZ
uO要取代uC，必须改变输入端。 集成运放应用电路的分析方法：
为什么采用同相输 入的滞回比较器？
化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算
2. 工作原理
uO
1 R3C
uO1(t2
t1) uO (t1)
滞回比较器 积分运算电路
求滞回比较器的电压传输特性：三要素 UOH 、 UOL ， UT， uI过UT时曲线的跃变方向。
非正弦周期电流电路PPT培训课件
信号处理技术为非正弦周期电流电路提供了重要的处理和 分析手段，通过将信号处理技术应用于非正弦周期电流电 路中，可以实现电路信号的高效处理和传输。
非正弦周期电流电路的未来发展方向与挑战
未来发展方向
随着科技的不断进步和应用需求的不断 提高，非正弦周期电流电路将会向着更 高性能、更低能耗、更智能化的方向发 展，同时非正弦周期电流电路与其他领 域的交叉研究也将不断深入和拓展。
历史背景
非正弦周期电流电路的研究始于 20世纪初，随着电子技术和计算 机技术的不断发展，其应用领域 逐渐扩大。
发展趋势
未来，非正弦周期电流电路将在 新能源、智能电网、物联网等领 域发挥更加重要的作用，其技术 也将不断进步和完善。
02
非正弦周期电流电路的基本 概念
傅里叶级数
傅里叶级数是一种将周期函数表示为 无穷级数的方法，通过将非正弦周期 电流分解为正弦波的叠加，可以分析 非正弦周期电流的特性。
04
非正弦周期电流电路的测量 与实验
测量方法与仪器
测量方法
通过使用示波器、电流表、电压表等 仪器，对非正弦周期电流电路中的电 压、电流、功率等参数进行测量。
测量仪器
示波器、电流表、电压表、功率计、 信号发生器等。
实验设计与操作
实验设计
根据非正弦周期电流电路的特点，设计实验方案，包括电路 连接、参数设置、测量步骤等。
优化目标
提高非正弦周期电流电路的性能指标， 如效率、稳定性、可靠性等。
约束条件
在优化过程中需要考虑电路的物理特 性、材料属性、工艺水平等限制，以 及成本、体积、重量等方面的要求。
设计方法与流程
设计方法
可以采用解析法、仿真法、实验法等多种方法进行非正弦周期电流电路的设计。
非正弦周期电流电路的未来发展方向与挑战
未来发展方向
随着科技的不断进步和应用需求的不断 提高，非正弦周期电流电路将会向着更 高性能、更低能耗、更智能化的方向发 展，同时非正弦周期电流电路与其他领 域的交叉研究也将不断深入和拓展。
历史背景
非正弦周期电流电路的研究始于 20世纪初，随着电子技术和计算 机技术的不断发展，其应用领域 逐渐扩大。
发展趋势
未来，非正弦周期电流电路将在 新能源、智能电网、物联网等领 域发挥更加重要的作用，其技术 也将不断进步和完善。
02
非正弦周期电流电路的基本 概念
傅里叶级数
傅里叶级数是一种将周期函数表示为 无穷级数的方法，通过将非正弦周期 电流分解为正弦波的叠加，可以分析 非正弦周期电流的特性。
04
非正弦周期电流电路的测量 与实验
测量方法与仪器
测量方法
通过使用示波器、电流表、电压表等 仪器，对非正弦周期电流电路中的电 压、电流、功率等参数进行测量。
测量仪器
示波器、电流表、电压表、功率计、 信号发生器等。
实验设计与操作
实验设计
根据非正弦周期电流电路的特点，设计实验方案，包括电路 连接、参数设置、测量步骤等。
优化目标
提高非正弦周期电流电路的性能指标， 如效率、稳定性、可靠性等。
约束条件
在优化过程中需要考虑电路的物理特 性、材料属性、工艺水平等限制，以 及成本、体积、重量等方面的要求。
设计方法与流程
设计方法
可以采用解析法、仿真法、实验法等多种方法进行非正弦周期电流电路的设计。
模拟电子技术基础清华大学全套完整版PPT课件
电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍
/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英 hchya@
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain
近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放
的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
结电容： Cj Cb Cd
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
问题
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。 气体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。
N区自由电 子浓度远高
于P区。
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接 触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
华成英 hchya@
PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、 自由电子从P区向N 区运动。
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进 步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提 倡快乐学习！
清华模电课件
清华模电课件清华模电课件清华大学是中国乃至世界上最著名的高等学府之一，以其严谨的学术态度和优秀的教学质量而闻名。
在清华大学的电子工程系中，有一门非常重要的课程，那就是模拟电子技术课程，简称模电。
模电课程是电子工程专业的基础课程之一，它为学生提供了深入了解和掌握模拟电子技术的机会。
而清华大学的模电课件则是学生学习的重要工具之一。
模电课程的内容非常广泛，涉及到模拟电路的基本原理、电路元件的特性、放大电路、滤波电路、振荡电路等等。
学生通过学习模电课程，可以了解到电子器件的工作原理和特性，掌握设计和分析模拟电路的方法和技巧。
而清华大学的模电课件则是帮助学生更好地理解和掌握这些知识的重要辅助工具。
清华大学的模电课件以其内容的丰富性和教学的全面性而受到了广大学生的好评。
课件中详细介绍了每个知识点的基本概念、原理和应用，配以丰富的图表和实例，使学生能够更加直观地理解和掌握模电知识。
课件还提供了大量的习题和实践案例，帮助学生巩固和应用所学的知识。
通过模电课件的学习，学生可以更好地理解和掌握模电知识，提高自己的分析和解决问题的能力。
除了丰富的内容和全面的教学，清华大学的模电课件还具有一定的深度和创新性。
课件不仅介绍了基本的模电知识，还涉及到一些前沿的研究成果和应用案例。
学生可以通过模电课件了解到一些最新的模电技术和发展趋势，培养自己的创新思维和研究能力。
模电课件还提供了一些实际电路的设计和调试案例，让学生能够将所学的理论知识应用到实际中去，提高自己的工程实践能力。
清华大学的模电课件不仅仅是一本教材，更是一本知识宝库。
学生可以通过课件了解到模电领域的最新研究成果和应用案例，拓宽自己的知识面和视野。
课件还提供了一些经典的模电电路和设计方法，让学生能够深入理解和掌握模电知识。
通过模电课件的学习，学生可以培养自己的分析和解决问题的能力，提高自己的工程实践能力。
总之，清华大学的模电课件是学生学习模拟电子技术的重要工具。
课件内容丰富、全面，既涵盖了基本的模电知识，又包含了一些前沿的研究成果和应用案例。
《非正弦电路》课件
非正弦电路的优点与局限
优点
• 多样的输出波形选择 • 广泛的应用领域 • 灵活性和可调节性
局限
• 电路设计复杂性 • 非线性特性和失真 • 电源和供电要求
1 满足需求
电路设计应根据特定的需求和要求进行，如输出波形形状、频率和幅度。
2 稳定性和可靠性
电路应具有稳定性和可靠性，以确保长期的正常运行。
3 成本效益
设计应尽量减少成本，并提供经济高效的解决方案。
非正弦电路的工作原理
1
输入信号
电路接收输入信号，可能是正弦波或其他波形。
2
处理电路
电路通过不同的组件和技术对输入信号进行处理和变换。
非正弦电路的应用
1 音频处理
用于调整和增强音频信号，如音乐播放器和 音频效果器。
2 电力转换
将交流电转换为直流电或改变电压、频率和 相位。
3 通信系统
用于调制、解调、放大和处理通信信号，如 调制解调器和滤波器。
4 工业控制
用于控制和调节各种工业过程，如电机驱动 器和自动化系统。
非正弦电路的设计原则
《非正弦电路》PPT课件
非正弦电路的概念
非正弦电路的分类
1 波形变换电路
2 调幅电路
用于将输入信号转换为不同形状的输出信号。
改变调制信号的幅度，实现信息的传输和调 制解调。
3 功率电路
用于转换电能的形式、尺寸和频率，以满足 特定应用需求。
4 多谐波发生电路
产生不仅包含基波，还包含多个谐波的输出 信号。
3
输出信号
处理后的信号输出为非正弦波形，如方波、锯齿波或脉冲。
常见的非正弦电路实例
方波发生电路
产生输出为方波的电路，常用于数字逻辑电路和定 时器。
非正弦波发生电路
u0
1
相当于图中的t=t1 时刻。
图2
进入u01=－UZ状态后，该电压
输入积分电路，积分的结果输出
电压u0开始线性上升，形成三角 波的上升支（图3）。u0的上升 引起u+升高， u+大于零时，又 使A1回到高电平状态。
u0 图3
非正弦波发生电路
1.3 锯齿波发生电路
1、电路组成 使三角波的上升支所占的 时间明显长于下降支，三 角波即演变为锯齿波，如 右图所示，其中T1为下降 支所占的时间，T2为上升 支所占的时间，T2>> T1 时，三角波即演变为锯齿 波。因此，锯齿波电路也 可由三角波电路而来。
非正弦波发生电路
常用的非正弦波有三角波、矩形波、锯齿波等，下面介绍由 运算放大电路构成的矩形波、三角波和锯齿波发生电路。
1.1 矩形波发生电路
2、矩形波电路的组成 矩形波电路如图所示，其中 加了正反馈运算放大电路 A1构成转换电路，R3、C1 电容充放电的电路组成延时 电路。采用±VCC双电源供 电，VDZ由两只相同特性的 稳压管反向串联而成。
R3向输出端放电，运放输出，又转为
第一种状态 +VCC，A点即形成矩形波
输出
图2
非正弦波发生电路
1.1 矩形波发生电路
3、矩形波主要参数
矩形波的周期T等于电容C1从－UT充电
至+UT，然后从+UT放电至－UT的时间
之和，它与电阻R1、R2、R3和电容C1
有关，可以证明T等于：
图1
T
2R3C1
ln(1
转换。
假设电路处于输出为高电平+VCC的状
态，输出端电压UZ经R3向C1充电，使
清华模电课件第25讲非正弦波发生电路
4. 波形分析
பைடு நூலகம்
脉冲宽度
根据三要素，即起始值、终了值、时间常数，求出
T
2R3C
ln(1
2R1 R2
)
占空比
Tk T
50%
5. 占空比可调电路 正向充电和反向充电时间常数可
调，占空比就可调。
为了占空比调节范围大，R3应如何取值？
三、三角波发生电路
1. 电路组成 用积分运算电路可将方波变为三角波。
3. 波形分析
为什么为三角波？怎样获得锯齿波？
如何调整三角波的幅值和频率？
“理性地调试”：哪
1
T
UT R3C U Z 2 (UT )
T 4R1R3C R2
些参数与幅值有关？哪 些参数与频率有关？先 调哪个参数？
四、锯齿波发生电路
1. R3应大些？小些？ 2. RW的滑动端在最上 端和最下端时的波形？
地→C→ R → uO（－UZ）
3. 工作原理：分析方法 方法一： 设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻 转为另一暂态，并能再回到原暂态。 方法二： 电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无 稳态。
设合闸通电时电容上电压为0， uO上升，则产生正反馈过程：
uO↑→ uN↑→ uO↑↑ ，直至 uO＝ UZ， uP＝+UT，第一暂态。
一、常见的非正弦波 二、矩形波发生电路 三、三角波发生电路 四、锯齿波发生电路 五、波形变换电路
一、常见的非正弦波
矩形波
三角波
锯齿波
尖顶波
阶梯波
矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。
二、矩形波发生电路
输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义 为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。
【正式版】非正弦周期波PPT
• 常见的非正弦周期波有矩形波、三角波、所示。各种波形的变化规律如同它
们的名称一样。 因此，非正弦周期电路消耗的平均功率等于直流分量和各次谐波分量分别产生的平均功率的和。
在相同的时间内，如果一个非正弦周期电流经过电阻时，电阻上产生的热量和一个直流电流经过该电阻时产生的热量相同，那么这个 直流电流叫做该非正弦周期电流的有效值。 通过理论分析可知，非正弦周期电压u的有效值U的计算公式为： 因此，非正弦周期电路消耗的平均功率等于直流分量和各次谐波分量分别产生的平均功率的和。 如果多个不同频率的正弦波能够合成一个非正弦周期波，那么它的逆过程便是谐波分析，即非正弦周期波能够分解为多个不同频率的
称为基波分量或一次谐波分量，其频率与f(t)的相同；
利用正弦函数描述的电压和电流都可以看成是正弦波，它们每隔一定的时间（周期）就按相同的规律变化，因而具有周期性。
第三节 非正弦周期波的有效值和平均功率
如果多个不同频率的正弦波能够合成一个非正弦周期波，那么它的逆过程便是谐波分析，即非正弦周期波能够分解为多个不同频率的
称为k次谐波分量，其频率为f(t)的频率的k倍。
• （a）矩形波 （b）三角波 （c）脉冲 （d）锯齿波
（e）半波整流波 （f）全波整流波
如果电路中仅含有两个交流电源u1和u2，并且u1=U1msinωt，u2=U2msin3ωt=(U1m/3)sin3ωt，那么u的波形如图7-3所示。
U2I2cos(φu2-φi2)表示由电压和电流的二次谐波分量产生的平均功率。
非正弦周期波
第一节 常见的非正弦周期波
利用正弦函数描述的电压和电流都可以看成是 正弦波，它们每隔一定的时间（周期）就按相 同的规律变化，因而具有周期性。在电工和无 线电技术等领域中还存在着许多周期性的非正 弦波（或信号），这些波形虽然不是正弦波， 但同样具有周期性，我们称它们为非正弦周期 波。产生非正弦周期波的原因有很多。例如， 电路中的电源电压为非正弦电压，但各元件是 线性元件；电路中的电源电压为正弦电压，但 电路中含有非线性元件。不同的电路结构可以 产生多种多样的非正弦周期波，它们与正弦波 之间还有着密切的联系。
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常见的非正弦波 8.5 矩形波发生电路 8.6 三角波发生电路 8.7 锯齿波发生电路
整理ppt
哈尔滨工程大学1
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常见的非正弦波
矩形波
三角波
锯齿波
尖顶波
阶梯波
矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。
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哈尔滨工程大学2
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8.5 矩形波发生电路 一、什么是矩形波
U T1 HU OH U OH U TH 2e
解得
T1
充ln1
2R1 R2
同理得
T2
放ln1
2R1 R2
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哈尔滨工程大学7
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三、振荡周期与频率
矩形波的振荡周期是
振荡频率TT1T2f充 1放ln12R R 21
T
占空比为
q T 1 充 R 'w rd 1 R R 'w R T 充 放R w rd 1 rd2 2 RR w 2 R
整理ppt
哈尔滨工程大学6
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三、振荡周期与频率
根据充放电理论，由图(b)看出，设UC=－R1UZ/(R1+R2)(即 UTH2)，在UOH=+UZ的作用下，电容C充电的关系式为
t
U cU OH U OH U TH 2e
UC由UTH2=－R1UZ/(R1+R2)上升到 UTH1=R1UZ/(R1+R2)的时间为T1，T 由1 此得
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方波的幅值由限幅值±UZ决定，而由波形图知当Uo1发生 翻转的时刻对应的输出电压就是最大值Uom，所以三角波的 幅值就是比较器的阈值。由叠加原理求出
解出 所以
R1R 1R2(UZ)R1R 2R2Uo0
Uo
R1 R2
UZ
Uom
UTH
R1 R2
UZ
可见，只要R1、R2、UZ稳定不变，则Uom就是一个稳 定不变的值，而与Uo1方波的频率无关。
下降；当t=t1时，比较器状态翻转，Uo达到负的最大值；当t=t1 ～t2时，Uo1=－UZ，电容C放电，τ放=RC，经反相积分，Uo线性 上升到t2时，比较器状态又翻转，Uo达到正幅值。 以上过程反复进行，于是电路振荡起来。由于τ充=τ放=RC，所以 Uo形成三角波。
整理ppt
哈尔滨工程大1学1
整理ppt
哈尔滨工程大1学2
模拟电子线路
三角波的周期可由波形图求出，t2－t1=T/2,对应 2Uom，再由反相积分
RUCZ (t2t1)2Uom
即
UZ T RC 2
2
R1 R2
UZ
解出
T 4RC R1 R2
振荡频率
f 1 R2 T 4RCR1
可见，先固定R1、R2，使满足Uom不变，再粗调电容C ，细调电阻R，使满足振荡频率f0，使调幅与调频互不影响 。
如图8-19所示波形，图中，T1为高电平的持续时间； T2为低电平的持续时间；T为周期，即
T=T1+T2 将高电平的时间与周期的比值定义为占空比，记为q
q T1 T
占空比为0.1至0.9的波形定义为矩形波。其中占空比为 0.5的矩形波又称方波，是矩形波的特例。
整理ppt
哈尔滨工程大学3
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二、占空比可调的矩形波发生电路
基本上是由滞回比较器与RC积分电路构成。为了实现 占空比可调，只需使T1≠T2，为此加了两个二极管与一个 电位器，将RC充放电通路分开，并实现占空比可调。 限幅器由两个稳压管构成，起箝位作用，其限幅值为±UZ， 提供矩形波的幅值。根据求阈值的方法可求得滞回比较器 的阈值为±R1UZ/(R1+R2)，传输特性如图(b)所示
振荡频率
TT1T22RC ln12RR21 f1 T
整理ppt
哈尔滨工程信号接到积分电路的输入端，那么，在积 分电路的输出端可得到三角波信号；而比较器输入三角波 信号，其输出端可获得方波信号。
根据这一原则，采用抗干扰能力强的同相滞回比较器和反 相积分器互相级联，构成三角波信号发生电路。
整理ppt
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滞回比较器起开关作用，使Uo形成对称方波，作为积分器的输入 信号，Uo作为A1的同相输入信号。反相积分器起延迟作用，或线 性上升或线性下降，使Uo形成线性度高的三角波；由Uo至R1连线 的作用是使Uo三角形的幅值不受Uo1方波频率的影响。
设t=0时Uo1=+UZ，电容器初始值UC(0)=0,Uo=0； 当t=0～t1时，Uo1=+UZ，电容C被充电，由反相积分，Uo线性
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工作原理
设V1、V2的内阻分别为rd1、rd2，并且rd1=rd2。当Uo=UZ 时，V1导通，V2截止，使电容C充电，充电时间常数τ充 =(R+rd1+R’W)·C；UC由小到大不断上升，极性上正下负， 当UC升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)时，比较器发生负跳变，Uo 由+UZ变为－UZ；当Uo=－UZ时，V1截止，V2导通，又使 电容C放电，其放电时间常数τ放=(R+R’’W+rd2)·C，UC 不断下降至 UTH2=－R1U2/(R1+R2)时，比较器发生正跳变，Uo由－UZ 变为+UZ。上述过程重复进行，于是振荡发生了。
可见，调节RW电位器可使占空比变化。
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四、方波发生电路
是由带限幅器滞回比较器和RC充放电回路两部分构成。 与矩形波电路所不同的是充放电回路相同，τ充=τ放 =RC，故使T1=T2、q=0.5，从而使Uo产生方波，同 时在电容C上产生线性不好的三角波，如图 (b)所示。 方波的幅值由±UZ决定，而三角波的幅值由滞回比较 器的阈值±R1UZ/(R1+R2)决定。方波的重复周期为
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调节RW，只要R’W≠R’’W，就能产生矩形波。 当R’W<R’’W时，则τ充<τ放，Uo波形中的T1<T2,同时
在电容器C两端产生线性不好的锯齿波形。图8-20(c)示出 了Uo与Uc的波形，可见，矩形波的幅值由限幅值±UZ决定 ，而锯齿波的幅值由比较器的阈值±R1UZ/(R1+R2)决定； 当R’W>R’’W时，则τ充>τ放，T1>T2，Uo的波形也是矩 形波，波形与图8-20(c)中相反；当R’W=R’’W时，则 τ充=τ放，T1=T2,占空比T1/T=0.5,Uo波形为方波。
常见的非正弦波 8.5 矩形波发生电路 8.6 三角波发生电路 8.7 锯齿波发生电路
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常见的非正弦波
矩形波
三角波
锯齿波
尖顶波
阶梯波
矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。
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8.5 矩形波发生电路 一、什么是矩形波
U T1 HU OH U OH U TH 2e
解得
T1
充ln1
2R1 R2
同理得
T2
放ln1
2R1 R2
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三、振荡周期与频率
矩形波的振荡周期是
振荡频率TT1T2f充 1放ln12R R 21
T
占空比为
q T 1 充 R 'w rd 1 R R 'w R T 充 放R w rd 1 rd2 2 RR w 2 R
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三、振荡周期与频率
根据充放电理论，由图(b)看出，设UC=－R1UZ/(R1+R2)(即 UTH2)，在UOH=+UZ的作用下，电容C充电的关系式为
t
U cU OH U OH U TH 2e
UC由UTH2=－R1UZ/(R1+R2)上升到 UTH1=R1UZ/(R1+R2)的时间为T1，T 由1 此得
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方波的幅值由限幅值±UZ决定，而由波形图知当Uo1发生 翻转的时刻对应的输出电压就是最大值Uom，所以三角波的 幅值就是比较器的阈值。由叠加原理求出
解出 所以
R1R 1R2(UZ)R1R 2R2Uo0
Uo
R1 R2
UZ
Uom
UTH
R1 R2
UZ
可见，只要R1、R2、UZ稳定不变，则Uom就是一个稳 定不变的值，而与Uo1方波的频率无关。
下降；当t=t1时，比较器状态翻转，Uo达到负的最大值；当t=t1 ～t2时，Uo1=－UZ，电容C放电，τ放=RC，经反相积分，Uo线性 上升到t2时，比较器状态又翻转，Uo达到正幅值。 以上过程反复进行，于是电路振荡起来。由于τ充=τ放=RC，所以 Uo形成三角波。
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三角波的周期可由波形图求出，t2－t1=T/2,对应 2Uom，再由反相积分
RUCZ (t2t1)2Uom
即
UZ T RC 2
2
R1 R2
UZ
解出
T 4RC R1 R2
振荡频率
f 1 R2 T 4RCR1
可见，先固定R1、R2，使满足Uom不变，再粗调电容C ，细调电阻R，使满足振荡频率f0，使调幅与调频互不影响 。
如图8-19所示波形，图中，T1为高电平的持续时间； T2为低电平的持续时间；T为周期，即
T=T1+T2 将高电平的时间与周期的比值定义为占空比，记为q
q T1 T
占空比为0.1至0.9的波形定义为矩形波。其中占空比为 0.5的矩形波又称方波，是矩形波的特例。
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二、占空比可调的矩形波发生电路
基本上是由滞回比较器与RC积分电路构成。为了实现 占空比可调，只需使T1≠T2，为此加了两个二极管与一个 电位器，将RC充放电通路分开，并实现占空比可调。 限幅器由两个稳压管构成，起箝位作用，其限幅值为±UZ， 提供矩形波的幅值。根据求阈值的方法可求得滞回比较器 的阈值为±R1UZ/(R1+R2)，传输特性如图(b)所示
振荡频率
TT1T22RC ln12RR21 f1 T
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哈尔滨工程信号接到积分电路的输入端，那么，在积 分电路的输出端可得到三角波信号；而比较器输入三角波 信号，其输出端可获得方波信号。
根据这一原则，采用抗干扰能力强的同相滞回比较器和反 相积分器互相级联，构成三角波信号发生电路。
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滞回比较器起开关作用，使Uo形成对称方波，作为积分器的输入 信号，Uo作为A1的同相输入信号。反相积分器起延迟作用，或线 性上升或线性下降，使Uo形成线性度高的三角波；由Uo至R1连线 的作用是使Uo三角形的幅值不受Uo1方波频率的影响。
设t=0时Uo1=+UZ，电容器初始值UC(0)=0,Uo=0； 当t=0～t1时，Uo1=+UZ，电容C被充电，由反相积分，Uo线性
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设V1、V2的内阻分别为rd1、rd2，并且rd1=rd2。当Uo=UZ 时，V1导通，V2截止，使电容C充电，充电时间常数τ充 =(R+rd1+R’W)·C；UC由小到大不断上升，极性上正下负， 当UC升到UTH1=R1UZ/(R1+R2)时，比较器发生负跳变，Uo 由+UZ变为－UZ；当Uo=－UZ时，V1截止，V2导通，又使 电容C放电，其放电时间常数τ放=(R+R’’W+rd2)·C，UC 不断下降至 UTH2=－R1U2/(R1+R2)时，比较器发生正跳变，Uo由－UZ 变为+UZ。上述过程重复进行，于是振荡发生了。
可见，调节RW电位器可使占空比变化。
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四、方波发生电路
是由带限幅器滞回比较器和RC充放电回路两部分构成。 与矩形波电路所不同的是充放电回路相同，τ充=τ放 =RC，故使T1=T2、q=0.5，从而使Uo产生方波，同 时在电容C上产生线性不好的三角波，如图 (b)所示。 方波的幅值由±UZ决定，而三角波的幅值由滞回比较 器的阈值±R1UZ/(R1+R2)决定。方波的重复周期为
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调节RW，只要R’W≠R’’W，就能产生矩形波。 当R’W<R’’W时，则τ充<τ放，Uo波形中的T1<T2,同时
在电容器C两端产生线性不好的锯齿波形。图8-20(c)示出 了Uo与Uc的波形，可见，矩形波的幅值由限幅值±UZ决定 ，而锯齿波的幅值由比较器的阈值±R1UZ/(R1+R2)决定； 当R’W>R’’W时，则τ充>τ放，T1>T2，Uo的波形也是矩 形波，波形与图8-20(c)中相反；当R’W=R’’W时，则 τ充=τ放，T1=T2,占空比T1/T=0.5,Uo波形为方波。