[工学]模拟电子技术 第08章 波形的发生和信号的转换.ppt

互感线圈的极性判别 例8.1.3 改正图示电路中的错误，使之有可能产生正弦 波振荡。要求不改变放大电路的基本接法。 8.2　电压比较器 1.电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考　　　　电压进行比较，输出只有两种可能的状态：高　　　　电平或低电平。 2.比较器中的集成运放一般工作在非线性区；处于开环状态或引入正反馈。 3.分类：单限比较器、滞回比较器及窗口比较器。 4.电压比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元，在测量、控制、D/A和A/D转换电路中应用广泛。 8.2.1　概述 一、 电压比较器的传输特性 1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系 2.阈值电压（门限电平、转折电压）： UT 当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。 3.电压传输特性的三要素 (1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。 (2)阈值电压的数值UT。 (3)当uI变化且经过UT时， uO跃变的方向。 二、理想运放的非线性工作区 +UOM uO uP-uN O -UOM 集成运放的电压传输特性 (虚断不虚短) 在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是工作在正反馈。 8.2.2　单限比较器 一、过零比较器 　　由于理想运放的开环差模增益为无穷大，所以 当 uI 0 时，uO= + UOM； 当 uI 0 时，uO = - UOM ； 　　过零比较器的传输特性为： uI uO +UOM -UOM O 　　UOM 为集成运放的最大输出电压。 问题：过零比较器如图所示，输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？ 传输特性 uI uO +UOpp -UOpp O +UZ -UZ 将正弦波变为矩形波 二、单限比较器 　　单限比较器有一个门限电平，当输入电压等于此门限电平时，输出端的状态立即发生跳变。 　　当输入电压 uI 变化，使反相输入端的电位为零时，输出端的状态将发生跳变，门限电平为： uI uO +UOM -UOM O +UZ -UZ 　　过零比较器是门限电平为零的单限比较器。 R1 R2 　存在干扰时单限比较器的 uI、uO 波形 　　单限比较器的作用：检测输入的模拟信号是否达到某一给定电平。 　　缺点：抗干扰能力差。 　　解决办法： 采用具有滞回 传输特性的比较器。 8.2.3　滞回比较器 一、从反相输入端输入的滞回比较器电路 计算阈值电压UT 电压传输特性 uo从+UZ跃变到-UZ的 阈值电压为+UT uo从-UZ跃变到+UZ的 阈值电压为-UT uI在-UT与+UT之间增加或减小, uO不发生变化 　　UREF 为参考电压；uI 为输入电压；输出电压 uO 为 +UZ 或 -UZ。 　　当 uP = uN 时，输出电压的状态发生跳变。 　　比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。 +UZ uI uO -UZ O UT- UT+ 图 8.2.10　滞回比较器 二、加了参考电压的滞回比较器 [例8.2.2]已知输入波形和电压传输特性，分析输出电压的波形。 图8.2.11　例8.2.2波形图 ± UZ ＝±9V 图8.2.9滞回比较器电路 uO /V t 0 +9 -9 8.2.4 　窗口比较器 参考电压 UREF1 UREF2 　　若 uI 低于 UREF2 ，运放 A1 输出低电平，A2 输出高电平，二极管 VD1 截止，VD2导通，输出电压 uO 为高电平； 　　若 uI 高于 UREF1 ，运放 A1 输出高电平，A2 输出低电平，二极管 VD2 截止，VD1 导通，输出电压 uO 为高电平； 图 8.2.13双限比较器(a) 前面的比较器在输入电压单一方向变化时，输出电压只跃变一次，因而不能检测出输入电压是否在二个电压之间。 　　当 uI 高于 UREF2 而低于 UREF1 时 ，运放 A1、 A2 均输出低电平，二极管 VD1 、VD2 均截止，输出电压 uO 为低电平； 　　上门限电平 UTH = UREF1 ； 　　下门限电平 UTL = UREF2 。 uI uO O UTH UTL 　　综上所述，双限比较器在输入信号 uI UREF2 或 uI UREF1 时，输出为高电平；而当 UREF2 uI UREF1 时，输出为低电平。 图 8.2.13(b) 8.3　非正弦波发生电路 非正弦波：矩形波、三角波、尖顶波和阶梯波等 图8.3.1　几种常见的非正弦波 8.3.1　矩形波发生电路 一、电路组成 RC 充放电回路 滞回 比较器 图 8.3.2 滞回比较器：集成运放、R1、R2； 充放电回路：R、C；（延迟环节、反馈网