波形产生及变换电路剖析.ppt

第7章 波形产生及变换电路 第7章 波形产生及变换电路 7.1 正弦波振荡电路 7.2 非正弦波振荡电路 7.3 波形产生及变换的Multisim 仿真举例 教学目标 了解各种类型的信号波形 掌握正弦波的产生原理 理解非正弦波振荡电路的工作原理 7.1.1 产生正弦波的振荡条件 正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的，其频率范围较广。在第5章我们了解自激振荡现象，当放大电路在一定的条件下就会产生自激振荡。在放大电路中自激是非正常工作状态，必须设法消除它。而本节讨论的振荡电路，正是利用自激振荡来产生正弦波。 7.1.2 RC正弦波的振荡电路 RC正弦波振荡电路可分为RC串并联正弦波振荡电路、移相式正弦波振荡电路和双T网络正弦波振荡电路。 本节主要介绍RC串并联正弦波振荡电路，它又称为文氏桥正弦波振荡电路，因为它具有波形好、振幅稳定、选频调节方便等优点，应用十分广泛。其电路主要结构是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络。 在分析正弦波振荡电路时，关键是要了解串并联网络的选频特性，才能分析它振荡的工作原理。 7.3 波形产生及变换的Multisim 仿真举例 （1）当电位器Rw的滑动端调到中间位置时，由虚拟示波器可见输出波形为正负半周对称的矩形波。电容上的电压为充放电波形。从虚拟示波器上可测得UOm=5.2V，振荡周期为 T=8ms，如图7.24所示。 （2）将电位器Rw的滑动端向上移动，由虚拟示波器可见，矩形波的正半周期T1增大，负半周期T2减小。相反，如将电位器Rw的滑动端向下移动，矩形波的正半周期T1减小，负半周期T2增大。 （1）由虚拟示波器可观察到电路输出波形为三角波，而前一级滞回比较器的输出为矩形波，如图7.26所示 （2）由虚拟示波器上可测得，三角波的幅度为UOm=10V, 振荡周期为 T=10ms。 当 时， ，所以 电容C放电， 下降。 当 ， 时，返回初态。 方波周期Ｔ用过渡过程公式可以方便地求出 图7.17方波发生器波形图 (2)占空比可调的矩形波电路 显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时 间常数。占空比可调 的矩形波电路见图7.18。 C充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D1、Rf； C放电时，放电电流经Rf、二极管D2、电位器的下半部。 图7.18 占空比可调方波发生电路 占空比为： 其中， 是电位器中点到上端电阻， 是二极管D1的导通电阻。 其中， 是二极管D2的导通电阻。即改变 的中点位置，占空比就可改变。 图7.19 方波发生器波形图 2、 三角波发生器 三角波发生器的电路如图7.20所示。它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反馈给滞回比较器，作为滞回比较器的 。 1.当vO1=+VZ时,则电容C 充电, 同时vO按线性逐 渐下降，当使A1的VP 略低于VN 时，vO1 从 +VZ跳变为-VZ。波形 图参阅图7.27。 图7.20三角波发生器 2. 在vO1=-VZ后，电容C开 始放电，vO按线性上升， 当使A1的VP略大于零时， vO1从-VZ跳变为+ VZ ， 如此周而复始，产生振 荡。vO的上升时间和下降 时间相等，斜率绝对值 也相等，故vO为三角波。 图7.21 三角波发生器的波形 ３．输出峰值 ４．振荡周期： 三、锯齿波发生器 锯齿波发生器的电路如图7.22所示。显然，为了获得锯齿波，应改变积分器的充放电时间常数。图中的二极管D和R将 使充电时间常数减为(R∥R)C，而放电时间常数仍为RC。 图7.22 锯齿波发生器电路图 锯齿波电路的输出波形图如图7.23所示。 图7.23 锯齿波发生器的波形 锯齿波周期可以根据时间常数和锯齿波的幅值求得。锯齿波的幅值为： vo1m=|Vz|= vomR2/R1 vom= |Vz| R1/R2 于是有 本节选取矩形波发生电路和三角波发生电路为例进行Multisim仿真。 1、矩形波发生电路Multisim仿真 在Multisim中构建矩形波发生电路如图7.24所示。 图7.2 4 矩形波发生器Multisim仿真电路 2、三角波发生电路Multisim仿真 在Multisim中构建三角波发生电路