当前课程知识点:电工电子技术 > 7 集成运算放大器及其应用 > 7.4 集成运算放大器的非线性应用 > 70-信号产生及变换电路
大家好
今天我们来继续学习信号产生和
变化电路
前面呢我们已经由滞回电压比较
器得到了矩形波
发生电路有了矩形波之后
如何产生三角波
锯齿波
前面我们介绍过两种非常实用
的运算电路积分和微分电路
对了
矩形波经过积分电路以后呢可以
得到三角波
我们来看一下怎么样得到三角波
这个是我们前面讲的矩形波发生
电路
这个电路连成滞回比较的形式
电容充放电就会在输出端得到
高低电平的一个矩形波
如果我们将这个波形作为积分
电路的输入信号的话
我们就有可能得到三角波了
我们来看一下
假设uo1输出正UZ的话
那经过积分电路以后
IC就会反向积分
得到一个下降沿
如果是uo1为负UZ的时候
IC就会正向积分得到三角波的
上升沿
那么这样呢我们就在这样的一个
电压比较器和积分电路组合的
情形下
记得到了矩形波又可以得到三角
波
下面我们来看一下这个电路它的
具体构成
刚才呢我们在这个电路当中看到
了ICIC两个充放电的回路
对于我们设计一个电路来讲
像这样冗余的电路部分是不应该
存在的
第一个呢是从电路的稳定性角度
来考虑
它应该合并
另外一个呢从电路的性价比的
角度上来讲
这两个IC我们应该怎么
合并
呢这就是刚才我们见到的一个
这样的电路
这个电路跟刚才那个电路
一模一样的功能
只不过是我们看到了两个RC的
充放电回路合二为一
IC它既作为积分电路的充放电
电路
它也作为了电压比较器电路的
充放电回路
我们把它合二为一了
那我们来想想这个电路有哪个
地方跟上面的电路不太一样
呢上面的电路
呢uc它是作为电压比较器的
反向输入端的电电位来输入的
可是在这个电路当中
我们把C引回到了第一集运放的
同相输入端
为什么做这样一个改变呢
我们还是要看一下刚才那个电路
在这个电路当中
如果UO1为正UZ的话
那UC是正向充电的UC是上升
的
那我们也看到了呢C的正极性接
在了第一级预防的反相输入端
那么看下面那个电路如果是UO
1为正UZ的话正UZC的急性
是左正右负负引到哪里去呢
我们这个时候就不能够再引到
第一集运放的反相输入端了
而是应该引到他的同向输入端
这样的话呢才能保证这个电路跟
上面那个电路的功能是一样的
好
这个电路到底是怎么样工作的
呢我们来仔细的分析一下
第一集是一个矩形波发生电路
它的输出uo1不是正UZ就是
负UZ最后一集积分电路的输出
uo
它是下降反向积分的啊直线和正
向积分的一条直线
那我们具体来分析一下
UO1如果是正UZ积分电路的
输出
uo应该写成这个式子
在这个式子当中大写的UO表示
是他积分的初始值
那么这个呢就是反向积分它的
一个过程
如果说第一集又N1的输出是为
负UZ的话
第二集积分应该正向进行那uo
的表达式
应该是这样的
大写的UO初始值
这个是正向积分它的一个积分
过程
既然又O是反向积分正向积分
这种积分是不是可以无限制的
进行下去呢
这个地方是我们理解三角波发生
电路的一个难点
好
我们要注意了
看看UO这个uo刚才我们已经
写出来了
两个式子
如果说没有任何限制的话
这个积分反向正向反向正向它
可以不断地延续下去
可是我们想了uo
它是引回到了第一级电压比较器
的同向输入端来啦电压比较器的
第一集
我们看看这个第一级电压比较器
它的哟正表达式是什么
又证呢是由两个定位共同产生的
一个是uo1反馈到同向端产生
的一个电位是二一+2
二分之二一倍的uo1
再一个呢是第二级积分电路的
输出引回来产生的一个定位
那就是二一加R2分之啊二倍的
uo
那这两个合起来就是电压比较器
同向端产生的电位
电压变压器
我们看看反向输入端是为零伏
同向端的电位呢始终跟这个灵符
去比较
如果说U正等于U负等于0的话
那么输出的uo1高低电平就有
可能发生翻转
所以由此可见
呢当uo增长或者是下降的时候
它会影响第一级电压比较器同向
输入端的定位
如果是同向端的电位U正等于0
了
uo还在继续增长或者下降的话
它就会使得这个uo1发生高低
电平的翻转
我们来看一下到底UO增大到
多少
或者是下降到多少
会引起Ue的翻转
那U正等于0
如果UOE此时为正UZ的话
我们解出来UO反向积分它只能
达到2分之啊一倍的UZ再有
下降
呢第一集又O1就要正UZ变为
负UZ了
同样的当UOE等于负UZ的
时候
我们也可以求出来又O他正向
积分只能够达到啊二分之啊一倍
的UZ再用上升
那么第一集又有翻转uo1就要
从妇幼Z变为正UZ这个地方是
我们理解的一个关键
我们来梳理一下
第一级矩形波发生电路电源合闸
以后
有可能使得uo1输出获得一个
正UZ或者是一个负UZ假如说
获得了一个正UZ这个地方是正
UZ的话
UO它就会反向积分
积分下降下降降到
二二分之二一倍的UZ的时候
第一级的电压比较器就会发生
翻转
翻转以后正由Z变为复又Z了
负UZUO呢就会变成正向的
积分正向积分EO上升上升到正
的啊二分之二一倍的UZ的时候
呢第一集又要发生翻转
UOE就由负UZ变为正UZ好
我们用波形来看一下
第一集又O1
第二级是uo输出
假设某一个时刻电源给电合闸
uo1获得一个随机实证又Z政
右最下
C反向充电那就反向积分uo呢
应该是线性下降的
那我们看到又O是从零开始线性
下降降到负R二分之二一倍的U
Z到了这一点
如果还要这样的话
低级的电压比较器输出就会翻转
输出翻转右OE邮政UZ变为复
又Z那么看到UOE的波形呢是
高电平跳变为低电平了
这个时候C又变为正像充电
镜像充电的时候呢uo他就变为
了正向积分
也就是说他有线性上升
上升到正的二二分之二一倍的U
Z的时候
如果UO在要上升的话
第一集又会翻转
所以这个时候呢输出的uo依旧
由负UZ变为了正由ZUOE
变为正UZ再有循环往复C反向
充电再有正向充电
这样的话呢我们就得到了周期性
变化的矩形波和三角波
在这个分析当中
我们直接就可以看到矩形波输出
的幅值为UZ三角波输出的幅值
为R2分之啊一倍的UZ那么
频率是多少
呢或者说周期是多少
我们就可以来求一求啦周期
一个正向充电
一个反向充电就是为一个周期
因为我们的电路充放电回路常数
是一样的
所以呢它的宽度一样
我们就可以取其中一个充电过程
来算
这个时间怎么算呢
我们这个地方看到了有一个反向
积分的方程
初始值有2分之啊一倍的UZ啊
这是正向积分的一个初始值
哈二二分之二一倍的UZ到正的
二分之二一倍的UZ这是一个
充电过程
当然我们也可以算挣的
二二分之二一倍的UZ到
二分之二一倍的UZ这个这个
过程一样的时间一样带到这个
里面去算算出来
我们就可以得到周期
在就到就得到它的频率
啦这是我们就得到了三角坡
我们看到三角波的上升沿和下降
沿呢是对称的
那如果说我要让这个上升沿下降
沿不对称
得到具体多的话怎么办呢
也有我们以前讲过的方法
就是让C的正向充电和反向充电
的时间常数不一样
那我们就可以把电路呢变成这个
样子
啊C的正反向充电将电阻一分为
二
这个部分是由二极管来引导的
当RW变化的时候
呢正像充电和反向充电的时间
常数就不一样了
这样我们就得到了矩形波的占空
比不是50
那么输出的波形呢由三角波变成
了锯齿波
前面呢我们知道了矩形波经过
积分电路可以变到三角波
那我们还有哪一些其他的波形
变换电路
呢比如说正弦波要变方波如何去
变
对
拉过零电压比较器是最简单的
一种方式了
我们看一下
正弦波输入
经过过零电压比较以后
输出在零点翻转就得到了矩形波
那在如果是正弦波要变矩形波
呢也就是说我的高低电平的宽度
又不一样
怎么办
过零比较改为迟滞比较就可以
实现了
我通过设置两个阈值电压的值
可以得到任意站控比的矩形波
那在如果是我要把方波变为三角
波
呢这个就是我们刚才讨论过的
问题了
机身电路
反过来三角波变方波
呢那有的同学自然的就想到了
微分电路
对
微分电路可以实现这个变化
那我们也可以通过电压比较器
因为任意的波形输入
经过电压比较以后
输出都是方波
好了
经过前面的学习
呢大家就已经可以回去设计一个
最简易的函数性和发生器了
今天的课程就到这里
再见
-1.1 电路的基本概念
-1.2 基尔霍夫定律
-1.3 电路的分析方法
--9-支路电流法
--10-节点电压法
--12-叠加原理
--14-电位的计算
-1 电路的基本定律与分析方法
-2.1 换路定则及初始值的确定
-2.2 RC电路的暂态过程
-2.3 一阶线性电路暂态分析的三要素法
-2.4 RL电路的暂态过程
-2.5 一阶电路的脉冲响应
-2 电路的暂态分析
-3.1 正弦交流电的基本概念
-3.2 单一参数的正弦交流电路
-3.3 简单正弦交流电路的分析
-3.4 电路的谐振
-3 交流电路
-4.1 三相电源
--36-三相电源
-4.2 三相电路中负载的连接
-4.3 三相电路的功率
-4.4 安全用电技术
-4 三相电路
-5.1 半导体基础知识
-5.2 半导体二极管
-5.3 稳压二极管
--44-稳压二极管
-5.4 半导体三极管
-5.5 场效应管
--46-场效应管
-5.6 光电器件
--47-光电器件
-5 常用半导体器件
-6.1 基本放大电路的组成及工作原理
-6.2 基本放大电路的分析
--54-图解法
-6.3 常用基本放大电路的类型及特点
--6 基本放大电路--6.3 常用基本放大电路的类型及特点
-6.4 实用放大电路
-6 基本放大电路
-7.1 集成运算放大器
-7.2 放大电路中的负反馈
--61-反馈的概念
-7.3 集成运算放大器的线性应用
--7 集成运算放大器及其应用--7.3 集成运放的线性应用
-7.4 集成运算放大器的非线性应用
-7.5 集成运算放大器的应用举例
--7 集成运算放大器及其应用--7.5 集成运放的应用举例
-7 集成运算放大器及其应用
-8.1 整流电路
-8.2 滤波电路
-8.3 稳压电路
-8 半导体直流稳压电源
-9.1 数字电路概述
-9.2 逻辑代数与逻辑函数
--79-逻辑代数
-9.3 逻辑门电路
-9.4 组合逻辑电路的分析与设计
-9.5 常用的组合逻辑模块
--87-加法器
--88-编码器
--89-译码器
--90-显示译码器
-9.6 设计应用举例
-9 门电路与组合逻辑电路
-10.1 双稳态触发器
--93-RS触发器
-10.2 寄存器
-10.3 计数器
--97-异步计数器
--98-同步计数器
-10.4 中规模集成计数器组件及其应用
--10 触发器与时序逻辑电路--10.4 中规模集成计数器组件及其应用
-10 触发器与时序逻辑电路