电路基础与集成电子技术与习题解答-蔡惟铮 第9章 集成振荡电路 9.5 非正弦波振荡电路

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1、9.5非正弦波振荡电路9.5.1集成比较器9.5.2矩形波发生器9.5.3三角波发生器9.5.4锯齿波发生器9.5.5CMOS反相器石英晶体振荡器9.5.6压控振荡器VCO简述9.5.8函数发生器9.5.7函数发生器简述比较器的特点：工作在开环或正反馈状态；因开环增益很大，比较器的输出只有+UOM和-UOM两个稳定状态。+UOM对应电位水平高，也称为高电平，往往用H表示；-UOM对应电位水平低，也称为低电平，往往用L表示。因是大幅度工作，输出和输入不成线性关系。运放线性运用中所使用的“虚短”，在比较器中不能再使用，而“虚

2、断”因运放的输入电阻一般都很大，所以，“虚断”仍可使用。集成比较器由开环运用的集成运放组成的，它的功能是对输入的模拟电压的幅度与一个基准电压相比较，以确定输入的模拟电压的幅度是否大于该基准电压的数值。9.5.1集成比较器运算放大器处于开环或正反馈状态下，因运放的增益十分高，输入信号的线性范围很小，电路一般会进入饱和区，处于非线性工作状态，见图9.5.1(b)。图9.5.1(a)的电路是阈值固定的电压比较器，与运放线性运用时必须加入负反馈不同。在运放做比较器运用时，是开环运用，放大倍数极大，一般不小于105。图中运放的同相

3、输入端接固定电压，称为阈值，也称为门限电压。反相输入端接输入uI。图9.5.1(a)阈值固定的电压比较器9.5.1.1阈值固定比较电路1)uP≤VREF时，uO＝＋UOM，一般uP只要小于VREF0.1mV左右即可；2)uP≥VREF时，uO＝－UOM。运算放大器处于非线性工作状态，可以用运放的电压传输特性曲线加以说明。见图9.5.1(b)。图9.5.1(b)电压传输特性曲线比较器的输出只有+UOM和-UOM两个稳定状态，在大幅度工作条件下，输出和输入不成线性关系。运放在非线性工作区不具备“虚短”的特性，但一般可认为净输

4、入电流为0，具有“虚断”的特性。如果运放的开环增益不大，比较器在输出电压转换时就有稍小一些的斜率1.阈值电压单限比较器的缺点是，如果输入电压在阈值附近抖动，就会引起输出电压在+VZ和-VZ之间不断跳变。为此需要在比较器发生翻转后，自动将阈值偏离原来的数值，偏离值要大于输入信号的抖动值。以此原则就构成了滞回比较器，见图9.5.2(a)。图9.5.2(a)滞回比较器9.5.1.2滞回比较电路电路的状态取决于uI和uP的大小关系，而uP由uO和VREF决定。当uI>uP时，uO=-VZ；当uI

5、=+VZ，根据叠加原理可得第一个阈值当uIUTH1时，uO=-VZ。同时阈值发生变化，第二个阈值为由于UTH2

6、化。图9.5.2(b)电压传输特性设uI＞UTH1，则uN＞uP，uO＝-VZ。此时uP＝UTH2，减小uI，直至UTH2，uI再减小，uO才从-VZ跃变为+VZ。于是阈值又返回到UTH1，保证uI在UTH2附近抖动，不会影响电路的状态。两阈值电压之差称为回差电压回差电压的数值可以通过调节电阻R1、R2、以及VREF改变阈值来改变。根据参数选择的不同，UTH1和UTH2可以一正一负，也可以两正或两负。图9.5.2(a)所示的滞回比较器，称为反相滞回比较器。如果图中的uI和VREF的位置互换，则构成同相滞回比较器，不过同相

7、滞回比较器的电压传输特性曲线的变化方向和反相滞回比较器相反。9.5.2.1工作原理方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成的，见图9.5.3。RC反馈定时电路滞回比较器图9.5.3矩形波发生电路9.5.2矩形波发生器于是，电容C充电，uc按指数规律升高。电源刚接通时，设uc=0,uo=+VZ，所以阈值电压充当uc充电到uc=U-Uth1时，输出发生跳变，uo=-VZ。当uc充电到uc=U-Uth1时，uo=-VZ，所以阈值电压发生变化于是，电容C放电，uc按指数规律下降。当uc放电到uc=U-Uth2时，输出

8、发生跳变，uo=+VZ。如此不断进行，输出产生矩形波。放图9.5.4矩形波电路的输出波形视频14-2.AVI图象矩形波发生电路的波形分析如下：9.5.2.2振荡周期矩形波周期Ｔ用过渡过程公式和三要素法可以方便地求出矩形波占空比公式定义为图示矩形波的占空比为9.5.2.3占空比可调矩形波电路为了改变输出方波的占空比，应