电压比较器与矩形波形发生器
比较电路与整形电路
′ 传输特性不再对称于纵轴， 可见： ′ 可见： U+ ≠ U+′ 传输特性不再对称于纵轴，
改变参考电压U 可使传输特性沿横轴移动。 改变参考电压UR，可使传输特性沿横轴移动。
∆ ∆ ∆ ∆
+ uo –
0
ui
-Uo(sat)
2R2 ′ 定义： 定义：回差电压 ∆ U = u+ − u′′ = UO(sat) + R2 + RF
C R6 – ∞ R3 uo1 R4 + + A1 R1 DZ –∞ + A2 + R5 ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ + uo –
R2
R2 R1 uo1 + uo = 0 当 u+1 = R1 + R2 R1 + R2
R2 R2 uo1 = − (± U Z ) 即当 uo = − R1 R1
输出 uo1 改变(+UZ 跃变到–UZ 或 –UZ 跃变到 +UZ)， 改变(+ 跃变到– (+U 同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。 同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。
o +Uo(sat)
u
o –Uo(sat)
UR u i
电压传输特性
+Uo(sat) UR o –Uo(sat)
uo
ui
ui
输入信号接在反相端 R1 + ui + UR R2 – – – + +
∞
UR
输入信号接在同相端 –Uo(sat) R1 ∞ uo – + + +Uo(sat) + + uo UR + ui R2 – o – –
矩形波发生器分析与测试
矩形波发生器分析与测试【摘要】本文详细介绍了矩形波发生器的工作原理、搭建与测试步骤、性能指标分析、应用场景探讨以及改进与优化方法。
通过对矩形波发生器进行全面的分析与测试，可以更深入地了解其在电子领域的应用和意义。
文章总结了矩形波发生器的特点和优势，展望了其未来的发展前景。
通过本文的阅读，读者可以对矩形波发生器有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究和应用提供了重要参考。
【关键词】矩形波发生器、工作原理、搭建与测试步骤、性能指标、应用场景、改进与优化、总结、发展前景展望1. 引言1.1 矩形波发生器分析与测试矩形波发生器是一种常见的信号发生器，用于产生频率为f的矩形波信号。
在实际应用中，矩形波发生器的准确性和稳定性至关重要，因此需要进行分析和测试来确保其性能符合要求。
矩形波发生器的分析与测试是指对其工作原理、搭建与测试步骤、性能指标、应用场景以及改进与优化等方面进行深入研究和探讨。
通过对矩形波发生器的分析与测试，可以更好地了解其特点和优劣势，为进一步的应用和研究提供参考。
在本文中，将对矩形波发生器的工作原理进行详细解释，介绍其搭建与测试步骤，并分析其性能指标如频率稳定性、波形失真度等。
还将探讨矩形波发生器在各种应用场景中的实际应用，并提出改进与优化的建议。
通过本文的研究，可以对矩形波发生器的分析与测试有一个全面的了解，为未来相关领域的研究和发展提供重要参考。
2. 正文2.1 矩形波发生器的工作原理矩形波发生器是一种常见的信号发生器，其工作原理主要是通过一个集成电路或者其他电子元件实现将输入信号转换为一系列矩形波形的输出信号。
在实际应用中，矩形波发生器可以用来产生方波信号、脉冲信号等，通常用于数字电路中的时序信号产生、控制信号生成等方面。
矩形波发生器的工作原理可以简单描述为通过控制输入信号的高低电平以及占空比来控制输出信号的波形。
一般来说，矩形波发生器包含一个稳压电源、一个可变电阻、一个运算放大器以及一些电容电感等元件。
矩形波发生器分析与测试
矩形波发生器分析与测试
矩形波发生器是一种可以产生一个矩形波形的电路，它广泛应用在电子测量和通信等
领域。
本文将分析矩形波发生器的原理和测试方法。
1.原理
矩形波发生器的原理基于集成电路中的门电路。
门电路可以将输入信号进行逻辑操作，产生一个输出信号。
最常见的门电路有与门、或门、非门等。
矩形波发生器通常采用多个
门电路的组合，将输出信号进行筛选和调整，得到一个符合要求的矩形波形信号。
2.电路结构
矩形波发生器包括三个部分：信号源、时钟和输出信号处理电路。
信号源可以是一个
晶振、信号发生器或者其他稳定的信号源。
时钟电路可以是一个简单的555定时器电路，
也可以是多级分频电路。
输出信号处理电路可以采用不同的门电路组合，例如三态门、反
向器、与门等。
其中输出信号处理电路的设计最为关键，它决定了输出信号的质量和频率。
3.测试方法
矩形波发生器的测试需要借助示波器。
示波器可以显示矩形波形的幅度、周期、占空
比等参数。
测试步骤如下：
(1)将矩形波发生器和示波器连接，调节示波器的输入通道。
(2)打开矩形波发生器并调节参数，使输出信号符合要求。
(3)观察示波器的显示，记录矩形波形的幅度、周期和占空比等参数，与理论值进行
比较。
(4)反复测试，确定输出信号的稳定性和可靠性。
4.总结
矩形波发生器是一种重要的电子测量仪器，广泛应用于通信、自动化等领域。
正确理
解其原理和结构，掌握测试方法，对于提高其质量和可靠性具有重要意义。
比较器波形发生器
UZ
-UZ
0 -UZ
t
[例2]
第8章 8.2
电路传输特性如图所示，已知uI波形画出uO波形。
9
uo
UT=±3V
uI
3 0 -3 9 0 -9
t
-3
0
3
uI
uo
-9
t
与单限比较器相比抗干扰能力较强。
[例3] 根据已知电压传输特性设计一个电压比较
器，要求所用电阻在20~100k之间。
第8章 8 2
uo
6
解： ui
根据传输特性可以判断出信号从同相端 输入, uo= ±6V, UT1 =3V ,UT2 = -3V。 R1
+
R A
uo
-3
0
3
ui
R2
±6V
-6
R2 R1 uP uI uO uN 0 R1 R 2 R1 R 2 R1 1 可选R1=50k R1 UT UZ 3V R 2 R2=100 k 2 R2
R1
同相输入端电位：
阈值电压：
R1 uP UZ R1 R 2
R1 UT UZ R1 R 2
电压传输特性： 当uI < -UT 时，存在 uN < uP ， 则uo = +UZ 。
只有当uI增大到+UT ，再增加一 个无穷小量， uo才会从+UZ跃 变到-UZ 。 当uI >+UT 时，存在uN>uP ，则
第8章 8 4
8.3.5 集成函数发生器简介
ICL8038是可以同时产生方波、三角波和正弦波的专 用集成电路。 ICL8038 的引脚图
第8章 8 2
波形发生器
波形发生器波形发生器是一种能够产生各种形式波形的仪器，通常用于电子测试与测量、通信等领域。
它能够产生各种波形，如正弦波、方波、脉冲波、锯齿波、三角波等，并可调节波形的频率、幅度、相位等参数。
在电子测试与测量中，波形发生器是一种非常重要的仪器。
本文将从波形发生器的原理、种类、应用等角度进行介绍。
一、波形发生器的原理波形发生器的原理是利用放大器和反馈电路实现的。
当输入稳定的DC偏置电压时，电路输出一个稳定的幅值和频率的信号波形。
根据不同的反馈电路，波形发生器的输出波形也会不同。
例如，正弦波的反馈路径为RC电路，三角波的反馈路径为反向绝缘栅极场效应晶体管，方波的反馈路径则为比较器等等。
二、波形发生器的种类1. 标准波形发生器标准波形发生器是目前最常见的一种波形发生器。
它能够产生多种波形，例如正弦波、方波、三角波、脉冲波等，并可调节波形的频率、幅度和相位等参数。
2. 函数波形发生器函数波形发生器不仅能够产生标准波形，还能够产生各种复杂的波形。
它通常配备了一个键盘和一块屏幕，可以通过键盘输入各种复杂的波形公式，通过程序控制产生相应的波形。
3. 数字波形发生器数字波形发生器是一种数模混合波形发生器，它采用数字方式产生波形，并将数字信号转换成模拟信号输出。
与传统的模拟波形发生器相比，数字波形发生器具有高精度、高稳定性、高精度等优点。
三、波形发生器的应用波形发生器广泛应用于电子测试与测量、通信、自动化等领域。
以下是波形发生器的主要应用：1. 信号发生器：波形发生器能够产生各种形式的信号波形，如正弦波、方波、脉冲波、锯齿波、三角波等。
这些信号波形可以用于信号生成器，如用于测试、调制解调等。
2. 测试系统：波形发生器可以与其他测量仪器一起组成测试系统。
例如，它可以与示波器或频谱仪等一起使用，用于测试和分析信号波形的性质和特征。
3. 通信系统：波形发生器能够产生各种信号波形，如数字信号、模拟信号、调制信号等，这些信号波形可以用于通信系统中。
定时器产生三种波形发生器
定时器产生三种波形发生器文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]目录摘要各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。
电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。
在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。
波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。
关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
第一章方案提出三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。
（1）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器。
（2）可以选用专门的函数信号发生器，如8038（3）由555定时器所构成的多谐振动器产生方波, 方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。
比较以上几种方案：（1）方案比较简单同时也能产生任意波形并达到很高的频率。
但成本较高。
（2）它们虽然能够甚好的实现波形的产生但是功能较少，太单一。
比较器和波形发生器
UREF R N
8
R3
uO
传输特性 uO UZ
uI
P
UZ
R2
R1
uPuIRR11URZ2R2
状态翻转时，uP = uN = UREF
若 UREF = 0
则UT
UZR2 R1
U R Z 2 U T
R1 比较器和波形发生器
UT O UT+ uI
UZ
即uIR1UZR2 R1R2
UREF
U = UT+ UT
比较器和波形发生器
当UC＜UB＜UA时，Ｕ01、Ｕ
+18V
02均为高电平，三色发光二 极管(LED)呈橙色，说明所
RP3
1k
RP1 UA 5
1k
8
∞ 7 R1100k
LED
测稳压管符合要求。
R3
A1 uo1
绿
200
6
UB LM393
当UB＞UA＞UC时，Ｕ01为低 电平，Ｕ02为高电平，LED VZ 呈红色，说明所测稳压管稳
比较器和波形发生器
2)传输特性
uI R
8
R3
uO
uO UZ
上门限
UREF
P
R2
R1
UZ
O
下门限
当 uI 逐渐增大时
UZ
只要 uI < UT+ ，则 uO = UZ
UT UT+ uI
U
回差
电压
一旦 uI > UT+ ，则 uO = UZ
U = UT+ UT
当 uI 逐渐减小时
特点：
只要 uI > U T ，则 uO = UZ 一旦 uI < UT ，则 u = U O Z 比较器和波形发生器
矩形波
脉宽可调型矩形波发生器1．原理图：脉宽可调矩形波发生电路由图可见，集成运放与电阻R1、R2组成滞回比较器，将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即组成矩形波信号发生器。
电路中的R和C组成积分电路，将滞回电压比较器输出的矩形波信号，转换成三角波信号输入滞回电压比较器的输入端，驱动滞回电压比较器产生矩形波信号输出。
图中的稳压管VDz和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值+Uz或-Uz。
电位器R P用来调节输出信号的占空比即脉宽。
二极管VD1和VD2的作用是改变充、放电电路的时间常数，实现脉宽可变的目的。
2．工作原理：(1)设某个瞬间电路的输出电压为+Uz，此时滞回比较器的门限电压为UTH2，输出信号经电阻R对电容C充电，充电信号的波形如右图（a）所示。
当该电压上升到UTH2时，电路的输出电压变为-Uz，门限电压也随着变为UTH1，电容C经电阻R放电，放电信号的波形如右图（a）所示。
当该电压下降到UTH1时，输出电压又回到+Uz，电容又开始充电的过程，周而复始输出矩形波信号。
(2)振荡周期：当输出信号为+Uz时，二极管D1通、D2断，输出信号经电位器RP的上半部，二极管D1和电阻R对电容C充电；当输出信号为-Uz时，二极管D2通、D1断，电容C经电阻R、二极管D 2和电位器RP的下半部放电。
充放电时间分别为1T、2T。
输出波形1121222('')ln(1)2(')ln(1)p p R T R R C R R T R R C R =++=++ 其振荡周期为：11222(2)ln(1)p R T T T R R C R =+=++该电路的工作波形图如图所示。
优点：本电路操作简单，仅改变变位器划片的位置就可以实现对脉宽和占空比的控制； 缺点：只可以改变占空比，不可以改变周期，所以不可以将脉宽加宽到很大。
3.感想：通过课程设计，我对矩形波发生电路有了更深一层的了解，它使我将在课堂上学的理论知识与实际相结合，懂得矩形波脉宽调节可以通过调节电容的充放电来实现。
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电压比较器与矩形波形发生器
一、实验目的
（1）了解电压比较器的工作原理并熟悉迟滞比较器的原理和功能。
（2）学习用集成运算放大器组成矩形波发生器的工作原理。
（3）掌握集成运算放大器的基本应用，为综合应用奠定基础。
（4）进一步熟悉仿真软件的应用。
二、实验原理及电路
在熟悉放大器的基本运算的基础上了解由运放组成的电压比较器和占空比
可调的矩形波形发生器。
1.电压比较器
电压比较器是用来比较两个电压大小的电路，输入信号为模拟电压，输出信号一般只有高电平和低电平两个稳定状态的电路。
利用电压比较器可以将各种周期性信号转换成矩形波形，通常用于越限报警，模数转换和波形变换等场合。
比较器电路中的运放一般工作在开环或正反馈条件下，运放的输出电压只有正和负两种饱和值，即运放工作在非线性状态。
在这种情况下，运放输入端“虚短”的结论不再适用，但是“虚断”的结论任然可用（由于运放的输入电阻很大）。
其满足如下关系：
当时,（低电平）当时 , （高电平）
（a）具有迟滞特性的过零比较器的电路图
(b) 具有迟滞特性的过零比较器的传输特性
常用的幅度比较器有过零比较器（如上图），具有滞回特性的过零比较器和双线比较器（又称窗口比较器）。
这里主要认识一下迟滞比较器。
反相迟滞比较器电路如下图所示，其中将反馈到运放的同相端与一起构成正反馈。
其工作原理为：当幅度改变时，A点的电压也将随之改变。
若为正
则当后，即，即由正变负。
此时A点的电压也变为负值，为一，只有当下降到此值以下时。
才能使再度回到高电平。
于是可得图（b）所示的迟滞特性。
与的差值称为回差，改变即可以改变回差的大小。
反相迟滞比较器
2．波形产生电路
下图是由集成运算放大器构成的输出脉冲宽度可调的矩形波发生器。
（c）宽度可调的矩形波形发生器电路图
设接通电源后输出电压二极管导通，截止，向C充电，充电时间常数为当电容两端电压略大于同相输入端电压时，输入电压跳变为-，二极管截止，导通，电容经向输出端放电，放电时间常数为当略小于时，输出电压跳变为+。
如此周而复始进行，随着电容的充放电，输出电压不断翻转，形成矩形波。
输出脉冲高电平的时间为
ln（1+）
输出脉冲高电平的时间为
ln（1+）
振荡频率
占空比
D
可见，调节电位器，改变的大小，既可调节输出脉冲的宽度。
但由于受运算放大器上升速率的限制，不能得到太窄的矩形波。
三、实验内容及步骤
本次实验所采用是集成运算放大器为A741。
本实验只做计算机仿真部分。
（1调出如图所示元器件，单击菜单栏的Place，选Component，再从弹出的对话框的Group栏中选Diodes, Family栏中选DIODE，在Component 栏中选1ＢＨ６２，调出二极管。
（２）按图所示电路接线，启动仿真开关。
（３）用示波器测出的波形，画出波形比较他们的关系。
（４）用示波器测出的幅值和频率。
（５）调节电位器，可双击图标将弹出的对话框的Ｋｅｙ栏设置成Ａ，Ｉｎｃｅｒｅｍｅｎｔ栏改成５％。
这两个参数可根据需要调节。
这样按住“Ａ”键，电位器以５％的速率增长。
按住“Ｓｈｉｆｔ＋Ａ”键，电位器则以５％的速率减小。
用示波器观察输出电压的变化，当时（占空比Ｄ＝５０％），测量电阻的大小，分析实测值与理论值的误差。
下图为占空比为５０％时的电路输出图
四、实验报告内容
（１）整理实验数据，画出波形图。