8.2 非正弦波信号发生器

8.2非正弦波信号发生器 主要组成部分 (1) 具有开关特性的器件（如电压比较器、BJT等）主要作用 —— 产生高、低电平。 (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。

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。

8.2.1方波发生器 R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ R1 uR – 1. 电路组成

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ R1 uR – 延迟环节迟滞比较器

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR R1 – 2 工作原理设t=0时 uO= +UZ uC(0)=0 则 =+FUZ

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR uO, uC R1 uO – +UZ + FUZ uC O t - FUZ -UZ iC a.当t>0时 uO=+UZ 电容C充电 uC按指数规律上升 uO、uC波形图

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR uO, uC R1 uO – +UZ uC uO、uC波形图 O t -UZ iC b.当uC>FUZ 时 uO= – UZ uR= –FUZ + FUZ - FUZ

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR uO, uC R1 uO – +UZ + FUZ uC uO、uC波形图 O t - FUZ -UZ iC c. 当uO= – UZ时 uR= – FUZ 电容C放电 uC按指数规律下降

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR uO, uC R1 uO – +UZ + FUZ uC uO、uC波形图 O t - FUZ -UZ iC d. 当uC< –FUZ 时 uO=UZ UR=FUZ

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR uO, uC R1 uO – +UZ + FUZ uC uO、uC波形图 O t - FUZ -UZ iC e. 当uO=+UZ时 UR=FUZ 电容C又充电 uC又按指数规律上升

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR uO, uC uO R1 – +UZ + FUZ uC O t - FUZ -UZ iC uO、uC波形图 uO为方波

uO ,uC uO +UZ +FUZ t2 uC t1 O t - FUZ -UZ 3. 主要参数计算振荡频率根据三要素法如果选定时间起点为t2，那么

uO ,uC uO +UZ +FUZ t2 uC t1 O t - FUZ -UZ 当 t=T/2 时即由此得电路的振荡周期

振荡频率

R u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ R1 uR – [例1] 对图示电路如何改进，可改变信号占空比？

D1 R+ R– D2 u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR R1 – [答] 如果将方波信号发生器中的电容C的充电和放电回路分开,使充电和放电的时间常数不相等，即可改变信号的占空比。改进电路

D1 R+ R– D2 u– uO R3 – + A u+ + C uC R2 – + ±UZ DZ uR R1 – [例2] 在图示电路中，如果电阻R+> R，输出波形的占空比是大于还是小于50%？ [答] 如果电阻R+> R，那么，电容C的充电时间将大于放电时间，输出波形的占空比大于50%。

8.2.2三角波和锯齿波发生器 uO1 C R3 R – A1 R1 uO – B A2 + R2 + DZ 1．电路组成迟滞比较器积分器

uO1 C R3 R – A1 R1 uO – B A2 + R2 + DZ 2．工作原理图中

uC uO1 C + – (1) 当时 R3 R – A1 R1 uO – B A2 + R2 + DZ uO , uO1 UZ uO1 O t uO 电容 C充电设uC(0)=0 输出电压波形图 uO随时间线性下降

uC uO1 C (2) 当时 + – R3 R – A1 R1 uO – B A2 + R2 + uO , uO1 UZ uO1 DZ 令 O uO t 波形图得uO1翻转时的输出电压 –UZ

uC uO1 C + – R3 R – A1 R1 uO – B A2 + R2 + DZ uO , uO1 UZ uO1 O uO t (3) 当 uB<0时电容器放电输出电压波形图 uO随时间线性上升 –UZ

uC uO1 C + – R3 R – A1 R1 uO – B A2 + R2 + DZ 令 (4) 当 uB>0时波形图 uO , uO1 UZ uO1 得uO1翻转时的输出电压 O uO t –UZ

uC uO1 C + – R3 R – A1 R1 uO – B A2 + R2 + DZ uO , uO1 UZ uO1 O uO t –UZ 输出波形波形图 uO1 —— 方波 uO —— 三角波

uO , uO1 UZ uO1 O uO t –UZ 3. 主要参数计算 (1) 输出电压幅值 (a) 三角波幅值 (b) 方波幅值

uO1 +UZ O t 由于 –UZ uO +Uom O t –Uom (2) 振荡频率由图可知三角波从零上升到Uom的时间是T/4

故电路的振荡周期 振荡频率

uC uO1 C + – R3 R – R+ D1 A1 R1 uO – B A2 + R2 + R– D2 DZ (a) (b) [例3] 如果用图(a)示电路替代图(b)示电路的电阻R，那么输出电压uO的波形如何变化？ [答] 输出波形上升和下降的斜率不等。

uC uO1 C + – R3 R – R+ D1 A1 R1 uO – B A2 + R2 + R– D2 DZ uO O t 替代R [例4] 在上图示电路中，如果电阻R+> R，画出输出电压的波形。 [解] 输出信号的波形如右图示。

C uO1 uO R3 R – R1 A2 – A1 + B + R2 S DZ +U –U 8.2.3压控振荡器 1. 原理图图中模拟开关S受控于uO a. 当uO=+UZ时，开关S接通+U。 b. 当uO= – UZ时，开关S接通–U。

C uO1 uO R3 R – R1 A2 – A1 + B + R2 S DZ +U –U (1) 工作原理图中

C uO1 uO R3 R – R1 A2 – A1 + B + R2 S DZ (a) 当时 +U –U 设uC(0)=0 uC – + S 接电源 +U U通过R向 C充电 uO1随时间线性下降

C uO1 uO R3 R – R1 A2 – A1 + B + R2 S DZ (b) 当 uB<0 时 +U –U 开关S 接 –U 电容反向充电 uO1随时间线性上升

C uO1 uO R3 R – R1 A2 – A1 + B + R2 S DZ +U –U C uC – + (c) 当 uB > 0 时 S又接U uO1又随时间线性下降电容又正向充电

C uO1 uO R3 R – R1 A2 – A1 + B + R2 S DZ +U -U C uC – + 输出波形 uO uO1 —— 三角波 uO ——输出方波

振荡波形图 uO +UZ 0 t1 t2 t 当时 -UZ uO1 而 0 t1 t2 t 故 (2) 振荡波形图 (3) 振荡频率由波形图知

由得 f0∝U，实现了电压控制振荡频率的目的。

R2 R1 C uO R3 – A2 R + – A1 DZ RF + uO1 uO4 D2 uO3 – R R A4 U – + A3 + D1 一种压控振荡电路电子模拟开关

8.2 非正弦波信号发生器

8.2 非正弦波信号发生器

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