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非正弦波发生器

一. 方波(矩形波)发生器

1. 占空比=,tu为脉冲波幅度大于0的脉宽,T为周期。

2. 电路组成框图见图 8.3.1

迟滞比较器输出只有二种可能UOH或UOL,及对RC电路进行充电或放电。电容上电压的升高或降低,又作为比较器控制Uo状态翻转的信号,Uo的跳变又进而控制了电容上的电压是充电或放电,如上了循环,可在比较器的输出端得到方波或矩形波。

Δ工作原理

设Uc(o)=0 Uc=U-,Uo=+UZ,此时

Uo经R对C充电,Uc↑,以指数规律趋向+UZ,但当Uc≤UTL,状态翻转,Uo从-UZ↑+UZ,然后周而复始,Uo为方波。

由于充放电时间常数相同,用电路三要求法可得

4. 形波(非对称方波)发生器

只须在方波发生器改变RC充放电定时电路即可,用D1,D2将充放电回路分开

        

    忽略rd,rd2(D1,D2导通电阻)

占空比=

二. 方波-三角波发生器

将前面方波发生器中RC无源积分电路改成有源RC积分电路,将电容C指数变化的近似三角波变成线性度大大改善的三角波。

Δ A1为同相迟滞比较器,A2为反向积分器。A1的二个阀值

Δ 设Uc(0)=0,Uo1=UZ,对C充电,当Uo≤UTL,Uo从+UZ↓-UZ

Δ–UZ对C反向充电(或称放电) 当Uo≥UTL,Uo1从-UZ↑+UZ,周而复始形成振荡。

Δ 从(b)波形图中可求出三角波或方波周期

三. 矩形波-锯齿波发生器:

通过D1,D2的单向导电性,选择不同的积分时间常数即可将左图接至图8.3.3中即可

可求得

四. 压控振荡器(VCO)

VCO是指信号发生器输出信号的频率由外加信号电压控制。VCO的频率与控制电压成线性关系。

1. 复位式VCO:A1积分器,A2单限开环比较器,T为P沟道JFET,作模拟电子开关,作为C1的复位开关,Ui>0。

Δ设t=0,Uc1=0,Uo1=0,Uo=Uom,只要Uom>UGS(off)(P沟道夹断电压为正值)。T截止反相积分器对Ui积分,Uo1线性下降,设Ui在若干个周期内不变则

Δ当Uo1≤-UR,A2状态翻转,Uo变负,Uo从Uom↓-0.7V(箝位) [T的UGS<0],PN结正偏,沟道电阻rds很小,C上由于τ充=R1C1>>rdsC1 T1>>T2,T2可忽略不计,故T=T1

从图(b)中可见

若R1=100K,C1=1μF,-UR=-1V,则

2. 电荷平衡式VCO:电路及波形见图8.3.6

ΔA1为同相型迟滞比较器,其传输特性见图(b),A2为反相积分器,D起开关作用,当D截止时控制电压Ui(>0)对C充电,当达到UTL(),Uo1从UZ↓-UD(箝位),D导通,使C迅速放电(或称反向充电)达当UTH()又使Uo1从-UD↑UZ,D截止,Ui又充电。

Δ设t=0时,Uo(0)≤UTL(),Uo1从UZ↓-UD,使D导通,-UD对C放电(或反向充电) τ放=rdC至UTH(),使Uo1从-UD↑UZ,D截止;Ui对C充电,τ充=RC,至t2时,Uo(t2)≤UTL,Uo1又从UZ↓-UD,使D导通……

Δ振荡周期计算:

T1=t2-t1为Ui充电周期,τ充=RC

T2=t3-t2,为-UD反向充电周期,τ放=rdC

∵rd<<R ∴T2<<T1,T≈T1

f∝Ui

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