3.4波形产生、整形和变换电路.
波形的产生与整形
03 波形整形技术
波形整形方法
01
02
03
模拟波形整形
通过模拟电路或模拟信号 处理技术对波形进行整形， 如滤波器、放大器等。
数字波形整形
利用数字信号处理技术对 波形进行整形，如数字滤 波、波形编码等。
适应性
波形整形技术正不断追求更高的适应 性，能够根据不同的信号特性和应用 需求进行自适应调整。
波形产生与整形技术的未来展望
融合多种技术
波形产生与整形技术将进一步融合多种技术，包括数字信号处理、 人工智能、通信技术等，实现更加高效、智能的信号处理。
拓展应用领域
波形产生与整形技术的应用领域将不断拓展，不仅局限于通信、雷 达、电子战等领域，还将应用于生物医学、环境监测等领域。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
方波产生与整形实例
方波产生
方波可以通过比较器和振荡器产生， 当输入信号的幅度超过比较器的阈值 时，会产生方波输出。
方波整形
方波整形通常用于数字电路和逻辑门 电路中，通过施加适当的电压或电流 ，将方波转换为其他逻辑电平。
三角波产生与整形实例
三角波产生
三角波可以通过积分器或施密特触发 器产生，其频率和幅度可以通过调节 积分器的参数来改变。
三角波整形
三角波整形通常用于信号处理和合成 领域，通过滤波器或调制器对三角波 进行整形，以满足特定的信号要求。
05 波形产生与整形的发展趋 势
波形产生技术的发展趋势
数字化
随着数字信号处理技术的不断发 展，波形产生技术正逐渐向数字 化方向发展，数字波形产生器已
成为主流。
波形的产生与变换电路教学课件
通过综合运用不同的波形产生电路和变换电路，实现特定应用需求的电路设计。
结语
波形电路在电子技术和通信领域中具有重要的应用前景。学习和掌握波形电 路对于深入理解电子技术的原理和应用具有重要价值。
我们鼓励学生在学习波形电路的基础上进行深入研究和探索，为未来的电子 技术发展做出贡献。
方波产生电路
通过使用非线性元件将正弦波信号转为方波信号。
三角波产生电路
锯齿波பைடு நூலகம்生电路
通过将方波信号经过积分电路变换为三角波信号。 通过使用充电和放电过程产生连续的锯齿波信号。
波形变换电路
1
基本波形的变换电路
通过不同的电路元件和组合，将基本波形进行变换，如幅度调整、频率调整等。
2
信号的放大与缩小
使用放大器电路或衰减器电路来调整波形的幅度。
波形的产生与变换电路教 学课件PPT
这是一份关于波形的产生与变换电路的教学课件PPT。通过本课件，您将学 到波形的定义、产生方式以及常见的波形产生电路和变换电路。
波形的定义和产生方式
• 什么是波形 • 波形的分类和特点 • 如何产生波形
常见的波形产生电路
正弦波产生电路
通过使用振荡器电路产生连续的正弦波信号。
3
信号的移相和反相
通过移位电路或反相电路来实现波形的相位调整。
4
信号的滤波和衰减
使用滤波电路来滤除波形中的杂散波，或使用衰减电路来降低波形的幅度。
应用实例解析
音频滤波器电路
通过滤波电路可以实现音频信号的频率调整和杂散波的滤除，提供更好的音质。
交流电视调制电路
交流电视信号需要进行调制和变换才能在电视屏幕上显示出图像和声音。
波形变化电路 -回复
波形变化电路 -回复波形变化电路是一种典型的模拟电路，将一种输入信号转化成另一种输出信号，并且信号的波形可以根据电路设计的需要进行变化。
波形变化电路广泛应用于各种电子设备中，如音乐播放器、电视机等。
本文将重点介绍波形变化电路的原理、设计流程、常见电路类型以及应用实例等方面，希望能够对电子工程师们提供一些帮助。
一、波形变化电路的原理波形变化电路的基本原理是利用电子元器件对输入信号进行处理，使得输出信号的波形和幅值与输入信号不同。
常见的电子元器件有二极管、三极管、电容器、电感等。
通过改变电路中这些元器件的参数和连接方式，可以实现不同的波形变换功能。
1、确定输入和输出信号的波形及幅值范围。
这是设计波形变换电路的第一步，也是最重要的一步。
只有准确确定了输入和输出信号的波形和幅值范围，才能够选择合适的电路类型和元器件参数。
2、选择适合的电路类型。
根据输入和输出信号的波形和幅值范围，确定合适的电路类型。
不同的电路类型对波形变化的方式和效果也不同。
正弦波生成电路和方波变换电路的原理和应用是不同的。
3、选择合适的元器件。
根据电路类型和设计要求，选择合适的元器件。
对于滤波电路，会需要选择适当的电容和电感来构建滤波器。
对于振荡电路，会需要选择适当的反馈网络来实现正弦波振荡。
4、确定电路参数。
根据输入和输出信号的波形和幅值范围，逐步调整电路参数。
这一步需要有丰富的经验和良好的电路计算能力。
在这一步中，模拟电路仿真软件可以起到重要的辅助作用。
5、测试和调试电路。
将电路组装成实物电路，测试和调试其性能。
调试的过程中，需要使用示波器、信号发生器等工具对输入和输出信号进行检测和分析，从而找到可能存在的问题和优化方案。
1、放大电路。
放大电路是最基本的波形变化电路类型之一，通过对输入信号进行放大和增益调节，从而得到不同幅值范围的输出信号。
常见的放大电路有共集电极放大电路、共基极放大电路、共射极放大电路等。
2、滤波电路。
滤波电路是根据不同频率信号的特性，对输入信号进行滤波处理，并产生特定波形形状的输出信号。
一节几种常用脉冲波形产生和整形电路
锯齿波产生电路
锯齿波产生电路通常由一个运算放大器和两个电容组成。输入信号通过一个电容加到运算放大器的反 相输入端，输出信号通过另一个电容反馈到运算放大器的同相输入端。通过调整电容的充放电时间， 可以获得不同频率和幅度的锯齿波。
多谐振荡器
总结词
多谐振荡器是一种能够产生方波或近似方波的脉冲整 形电路，其输出频率和占空比可以通过电路参数进行 调整。
详细描述
多谐振荡器由两个反相器串联而成，每个反相器都有 一个电容和电阻并联。当输入信号为高电平时，多谐 振荡器的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时 ，多谐振荡器的输出信号为高电平。由于电容的作用 ，多谐振荡器的输出信号频率和占空比可以通过调整 电阻和电容的值来改变。多谐振荡器在数字电路、通 信系统和控制系统中有着广泛的应用。
脉冲幅度解调（PAD）
定义
脉冲幅度解调是将脉冲幅度调制信号还原为原始模拟信号 的过程。通过检测脉冲的幅度并将其转换为相应的模拟信 号值。
工作原理
在PAD中，输入的PAM信号被检测并转换为相应的模拟信 号。通过比较每个脉冲的幅度与预设阈值，可以还原出原 始的模拟信号波形。
应用
PAD广泛应用于数字通信、雷达、测距等领域的接收端， 用于将传输的PAM信号还原为原始的模拟信号。
应用
PFM电路广泛应用于通信、测量和控制等领域。例如，在无线电广播中，PFM用于将音频信号传输到听 众的收音机中。
脉冲频率解调（DFM）
01
定义
脉冲频率解调是一种将已调制的脉冲信号还原为原始信号的过程。在
DFM中，通过测量脉冲信号的频率来恢复原始信号。
波形的产生与变换
uo
u2= u6 =2VCC /3 、uo由1翻
转为 0 。同时555内的晶体
管 T 导通,电容 C 经 R2 、
0
t
T放电, 一直至VCC /3 ，使 得uo 回到 1 , 进入循环 ...
6.3.1 555定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几部
分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发 器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体 的 结构见后图。
555电路结构图
TH
6
CO
＞2VCC/3
5
TR
2
＞VCC/3D
VCC
8
R
-
+
R
A1
uo 立即由＋UZ 变成－UZ
2. 当uo = -UZ 时， u+=UL
– uc + R
C
－ +
+
R1
R2
此时，C 经输出端放电。
uc
UH
uo
t
UZ UL
uc降到UL时，uo上翻。
当uo 重新回到＋UZ 以后，电路又进入另一个 周期性的变化。
uc
– uc + R
UH
C
－
+
+
R1
uo 0
UL
UZ uo
uo
输入到此比较器的 反相输入端。
UZ
上下门限电2压：
UH
R1
R1 R2
UZ
UL
R1
R1 R2
UZ
二、工作原理
uc
– uc + R
U+H
C
波形产生整形电路
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适 合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。
1.施密特触发器的触发特性
逻辑符号
施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。
uo
施密特触发器 的电压传输特性
0
下限阈值电压
UT－
UT+
ui
上限阈值电压
回差，是指当输入电压Ui由低变高时的阀值电压UT+和输 入电压由高变低时的阀值电压UT-是不相同的，我们定义 ⊿UT称为回差。
1
Uo
工作过程分析：
1.当刚加电源时，由于电容C还没有来得
及充上电荷，所以UC＝0，Uo＝UOH＝UDD。 2.UOH通过R向C充电，当充电充到UC＝UT＋ 时，电路输出发生转换，UO由UOH变成UOL ＝0V。 3.电容上的电压UC＝UT＋，又要通过R向 UOL放电，当电容上的电压放到UT-时， 电路的输出状态又发生转换。
常见的时钟秒信号源晶体振荡器
G1 1 10M G2 1 Uo
石英晶体符号 石英晶体的固有谐振频率
680P
32768HZ
30P
石英振荡器的频率取决于石英 晶体的固有谐振频率，而与外 接的电阻、电容无关，因此它 的频率稳定。
5. 压控振荡器
压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator)简称VOC 振荡器的频率受一个输 入电压的控制 广泛用于自动检测、自动控制及通信电路中
电路工作波形：
Ui URi 1 2U DD
UR
Q Q
tw
只有负脉冲才能触发单稳态触发器进入暂稳态 暂稳态时间 tw 可用 RC 电路的暂稳态过程三要素公式 求出tw≈0.7RC。
波形产生电路与变换电路
F
可分解为： A F 1
称为振幅平衡条件。 （n = 0 , 1, 2, …)
A F 2n
称为相位平衡条件。
第八章 波形产生电路与变换电路
说明：对相位平衡条件：
A F (o i ) (F o ) F i
FU 即有： Z U Z U Z [F 1]e
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3
第八章 波形产生电路与变换电路
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3 1 1 则： f T 2R 2 2RC ln(1 ) R3
即：反馈电压与原输入电压的相位差，也就是信号通过基本放 大器、反馈网络的总相移。所以相位平衡条件就是反馈电压和原输 入电压要同相位，即为正反馈。判断的方法就是瞬时极性法。只有 这两个条件同时满足时，电路才能维持自激振荡。振幅平衡条件可 以通过对电路参数的调节容易满足，所以相位平衡条件是电路能否 产生振荡的关键。 3、自激振荡的建立和起振条件： （1）自激振荡的建立：实际上，振荡器在开始起振时不需要信 号源，靠电路中电路接通时的电扰动，这种电扰动中存在着丰富的 成份，包含频率为fo 正弦信号。 （2）选频网络：为了使频率为fo 正弦信号放大—反馈—再放 大——输出，振荡器中还必须有一个选频网络。
图 8 - 12ICL8038管脚图(顶视图)
第八章 波形产生电路与变换电路
§8.3 正弦波产生电路
一、正弦波振荡器的基本原理
1、自激振荡的基本原理及框图：
如下图：输入信号通过基本放大器得 到输出信号，引入负反馈，调节电路参 数，使之反馈信号等于原输入信号，这 样反馈信号就能代替原输入信号，我们 把这样一个没有输入就有输出的闭环系 统称为自激振荡器。
08.波形产生电路与变换电路报告
返回＞＞第八章 波形产生电路与变换电路波形产生电路：产生各种周期性的波形。
波形变换电路：将输入信号的波形变换成为另一种形状。
§1 非正弦波产生电路矩形波、锯齿波、三角波等非正弦波，实质是脉冲波形。
产生这些波形一般是利用惰性元件电容C 和电感L 的充放电来实现的，由于电容使用起来方便，所以实际中主要用电容。
一、利用电容器充放电产生脉冲波形(产生脉冲波形的基本原理)电路如下图，如果开关K 在位置1，且稳定，突然将开关K 扳向位置2，则电源U CC 通过R 对电容C 充电，将产生暂态过程。
τtC C C C e u u u t u -+∞-+∞=)]()0([)()(τ－时间常数，它的大小反映了过渡过程(暂态过程)的进展速度，τ越大，过渡过程的进展越慢。
τ近似地反映了充放电的时间。
u c (0+)—响应的初始值u c (∞)—响应的稳态值对于充电，三要素的值分别为： u c (0+)=0 u c (∞)=U CC τ充＝RC稳定后，再将开关K 由位置2扳向位置1，则电容器将通过电阻放电，这又是一个暂态过程，其中三要素为u c (0+)=U CC u c (∞)=0 τ放＝RC改变充放电时间，可得到不同的波形。
如果τ充=τ放=RC <<T ，可得到近似的矩形波形； 如果τ充=τ放=RC >>T ，可得到近似的三角波形；如果τ充> >τ放，且τ充>>T ，可得到近似的锯齿波形。
将开关周期性性地在1和2之间来回扳动，则可产生周期性的波形。
在具体的脉冲电路里，开关由电子开关完成，如半导体三极管来完成，电压比较器也可作为开关。
我们讨论用电压比较器的积分电路组成的非正弦波产生电路。
二、矩形波产生电路1. 基本原理利用积分电路(RC 电路的充放电时的电容器的电压)产生三角波，用电压比较器(滞回)(作为开关)将其转换为矩形波。
2. 工作原理 电路如图 充电ZC TH U R R R U t u U 3221)(++===⊕放电ZC TH U R R R U t u U 3222)(+-===⊕3. 振荡周期的计算τtC C C C e u u u t u -+∞-+∞=)]()0([)()(τ1)]()0([)()(1T C C C C eu u u T u -+∞-+∞=τ1)]()0([)()(1T C C C C eu u u T u -+∞-=∞-)()0()()(11∞-∞-=+-C C C C T u u u T u eτ，)0()()()(ln 11+-∞-∞=-C C C Cu u T u u T τ)()()0()(ln11T u u u u T C C C C -∞-∞=+放τ其中：RC =放τ，z C U u -=∞)(z C U R R R u 322)0(+=+，zC U R R R T u 3221)(+-=代入上式得：)21ln(ln 323223221R R RC U R R R U U R R R U RC T zz zz +=++-+--=同理求得：)21ln(322R R RC T +=则周期为：)21ln(23221R R RC T T T +=+=从前面我们可知，矩形波的占空比为T T D 2=占空比可调电路如图所示：可求出占空比：)21ln()(32'11R R C r R R R T d W W ++-+= )21ln()(32'22R R C r R R T d W +++=)21ln()2(322121R RC R r r R T T T d d W ++++=+=占空比：R r r R R r R T T D d d W d W 2211'2+++++==三、三角波产生电路1．电路组成 从矩形波产生电路中的电容器上的输出电压，可得到一个近似的三角波信号。
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1 GND
2 TR
3 U 01
4 RD
Ui
手册上可查到的555的常用型号有 NE555，5G555，至于555的内部 电路，读者可参阅有关资料。
施密特触发器的应用
Ui U T+ U T0
UT+ UT0
Ui
t
t
Uo
0 t
Uo
0
t
波形变换
UT+ UT0 Uo Ui
波形整形(取⊿UT较大些) 鉴幅(取⊿UT尽量小些)
３.４波形产生、整形和变换电路
３ .４ . １ ３ .４ .２ ３ .４ .３ 施密特触发器及应用 多谐振荡器及应用 单稳态触发器及应用
退出
３.４.１施密特触发器及应用
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适 合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。
1.施密特触发器的触发特性
逻辑符号
施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。
VDD
ui(V)
0 uo 0
t
t
（1）施密特触发器输出有两种状态； （ 2）施密特触发器采用电平触发即输入电压上升时，即 使上升很缓慢，只要输入电压上升到某一阀值电压 (UT+ 或UT-)时，电路的输出状态就发生转换 ； （ 3 ）对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的阀 值电平（UT+和UT-）。
工作波形 vI
0
VT
vO1
0
VT+ VT－ t
VT
R1 1 V DD (1 ) 2 R2 R 1 V DD (1 1 ) 2 R2
vI
vO1
t vI t vO
vO
0
R1 所以⊿UT＝UT+-UT-＝ U DD 由此可知，调节R1、R2可以 R2 调节回差，但必须保证R1＜R2否则电路不能正常工作。
t
施密特触发器在脉 冲的产生和整形电 路中应用很广。
t
0
３.４.2 多谐振荡器及应用
多谐振荡器就是方波发生器。由于方波中除基波外 还包含了许多高次谐波，因此，又称为多谐振荡器。 多谐振荡器不需要外加信号，只要一上电就会产生 方波信号。 1. 由CMOS施密特非门组成的多谐振荡器 R 电路图
Uc C
R2 Ui R1 Uˊ i U01
CMOS门电路，其阀值电压为 1/2VDD。电路中要求R1＜R2 电原理图
Ui
1
U01
1
1
U02
1 U02
逻辑符号
由门电路构成的施密特触发器
R2 vI 0↑
＞VT+
R1 ↑ 0 1 11 →0 vI＇ vO1 G1
＞1/2VDD
1
00v→1 O
G2
（1） 当vI=0时，vO1 ≈ VDD ， vO ≈ 0V， vI＇ ≈ 0V； （2）当vI升高时，vI’ 也升高。当vI’ 达到1/2VDD时，G1、G2 输出状态将发生翻转。此时对应的vI值称为VT+。
VT 1 v R V DD I 2 R1 R2 2
VT
（3）当vI大于VT+时，电路转到另一稳态：vO1 ≈ 0V ， vO ≈ VDD 。
R1 1 V DD (1 ) 2 R2
R2
v↓
I
R1 ↓
1
0 →1
＜VT－
vI＇ vO1 ＜1/2VDD G1
1
1→0 v
O
G2
就可得到可改变输出波形占空
C
比的多谐振荡器。
当刚加电源时，由于电容C还没有来得及充上电荷，所以UC＝0，Uo
＝UOH＝UDD，UOH通过R1向C充电，当充电充到UC＝UT＋时，电路输出发
生转换，UO由UOH变成UOL＝0V。电容上的电压UC＝UT＋，又要通过R2向 UOL放电，当电容上的电压放到UT-时，电路的输出状态又发生转换。
由555定时器构成的施密特触发器
555定时器是一多用途的数字模拟混合集成电路，555最 大的优点是电源电压范围大，为4.5V～18V，可以和 TTL和CMOS兼容，同时驱动电流大约为200mA,可以直 接驱动负载喇叭。
UDD 8 U 02 7 555 TH 6 Um 5
电 路 图
UDD Rc 8 2 4 7 555 6 1 5 0.1u 3 U01 (U 01=U 02 ) U02
Ui UT+
R Uc 0 UU TT＋ 1 C Uo 0V UDD UDD
如上所述，周而 U 复始，形成振荡， 0 振荡时UC和Uo的 波形如图所示：
T-
t Uo
0
t
通过调节R、C的值，可调节振荡频率f
R2
放 电 充 电
在这个电路的基础上利用二极 管的单向导电性能，使RC电路
Uo
R1 1
Uc
充放电的RC时间常数不一致，
2. 由555组成的施密特电路组成的多谐振荡器
1.先由555组成施密特电路 2.电路的输出端U02经RC电路 接回输入端即可
Rd
U DD
多谐振荡器的频率：
f
R
1
0.7(RC 2R)C
由于555第 4脚为清0 输入，因 此控制Rd 可控制电 路振荡和 停振。
Rc
8
2 Ui 6 555
uo
施密特触发器 的电压传输特性
0
下限阈值电压
UT－
UT+
ui
上限阈值电压
回差，是指当输入电压Ui由低变高时的阀值电压UT+和输 入电压由高变低时的阀值电压UT-是不相同的，我们定义 ⊿UT称为回差。
回差电压（滞后电压）：ΔUT＝ UT＋－UT－
缺点是回差太小，且不能调整。
施密特触发器 U T+ 的输入输出电压 UT－ 波形
（4）当vI由高变低时，vI ’ 也由高变低。当vI’ ≤1/2VDD时 ，电路又将发生转换。此时对应的vI称为VT－。
(V DD VT ) R1 1 VT V DD R1 R2 2
VT
R1 1 V DD (1 ) 2 R2
（5）当vI小于VT－时，电路转到另一稳态：vO1=≈ VDD ， vO ≈ 0V。
1
Uo
工作过程分析：
1.当刚加电源时，由于电容C还没有来得
及充上电荷，所以UC＝0，Uo＝UOH＝UDD。 2.UOH通过R向C充电，当充电充到UC＝UT＋ 时，电路输出发生转换，UO由UOH变成UOL ＝0V。 3.电容上的电压UC＝UT＋，又要通过R向 UOL放电，当电容上的电压放到UT-时， 电路的输出状态又发生转换。
2 施密特触发器的具体电路 集成施密特触发器在集成电路手册中被归类在门电路中
Vcc 14 13 1 74LS14 1 12 11 1 10 9 1 8
1
1
1
2
3
4
5
6
7 GND
手册中还可以查到74LS13它是四二输入施密特触发与非 门，这些集成施密特触发器的回差是不可调的。
由门电路构成的施密特触发器