（二十三）【模电】（波形的发生与信号的转换）非正弦波发生电路

A 非正弦波发生电路

A.a 常见的非正弦波

矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其他波形
矩形波经过积分运算电路得到三角波，高边三角波正向积分和反向积分的时间常数得到锯齿波。
矩形波经过微分运算电路得到尖顶波。
矩形波加到计数器得到阶梯波

A.b 矩形波发生电路

输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。
1 基本组成部分
（1）开关电路：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。
（2）反馈网络：自控，在输为某一状态时孕育翻转成另一种状态的条件。应引入正反馈，电路才能从无到有。
（3）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。利用RC电路实现

2 电路组成
红色虚线划分两部分电路：下边为滞回比较器；上边为延迟环节。

3 工作原理：分析方法
（1）电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态（高电平和低电平）
（2）设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻转为另一暂态，并能再回到原暂态。（高=》低=》高）

|起振过程：
第一暂态：$u_o=U_Z,u_p=+U_T$

第二暂态：$u_o=-U_Z,u_p=-U_T$

4 波形分析及主要参数计算

根据一阶电路的三要素（初始值，稳态值，时间常数）法，可求得电容的充放电规律：

对于充电，

稳态时无需考虑电压比较器，电容充电达到$u_o$值（此时无反馈电流）



占空比：$$\delta =\frac{T_k}{T}=50\%$$

5 占空比可调电路
正向充电和反向充电时间常数不同，占空比就可调。

A.c 三角波发生电路

1 电路组成：用积分运算电路可将方波变为三角波。把方波发生器接到积分运算电路

两个环节的输出分别为另一个环节的输入。
为什么采用同相输入的滞回比较器？
原来的电路中，当$u_{o1}$为$+U_Z$时，$u_{N1}$是一个正向充电过程，电位增大，反向积分输出则是降低的，

如果按这样把输出接到$u_{N1}$，那么两者将矛盾。所以改成同向输入。
即：
$u_o$要取代$u_C$，必须改变输入端

集成运放应用电路分析方法：化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算。

2 工作原理

三角波发生电路的振荡原理
合闸通电，通常C上电压为0。设$u_{o1}\uparrow \to u_{P1}\uparrow \to u_{o1}\uparrow \uparrow$，直至$u_{01}=U_Z$（第一暂态）；积分电路反向积分，$t\uparrow \to u_o\downarrow$，一旦$u_o$过$-U_T$，$u_{o1}$从$+U_Z$跃变到$-U_Z$（第二暂态）。
积分电路正向积分，$t\uparrow \to u_o\uparrow$，一旦$u_o$过$+U_T$，$u_{01}$从$-U_Z$跃变为$+U_Z$，返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性变化，即振荡。

3 波形分析及参数计算
$$\pm U_T=\pm \frac{R_1}{R_2}{U}_Z$$

A.d 锯齿波发生电路

$R_3$应小一点，这样$R_w$变化影响才比较大。

$R_w$在最上端时的波形：

$R_3$短路时的波形：只有正向积分，没有反向积分。

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