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《電子電路分析制作與調(diào)試教學(xué)課件作者李偉英項(xiàng)目４ 波形發(fā)生與轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與裝調(diào).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、項(xiàng)目４ 波形發(fā)生與轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與裝調(diào)４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用４.２ 振蕩電路的設(shè)計(jì)４.３ 發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用４.１.１ 運(yùn)放非線性應(yīng)用的條件和特點(diǎn)通過(guò)前面的學(xué)習(xí)了解到運(yùn)放在開(kāi)環(huán)和正反饋條件下，運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)為無(wú)窮大，運(yùn)放工作在非線性區(qū)，同時(shí)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)只具備“虛斷”特性。若＋ＵＯＭ、－ＵＯＭ分別為運(yùn)放輸出正、負(fù)最大值，則有：下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用４.１.２ 單值比較器的分析由以上公式可知，理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，可以構(gòu)成電壓比較器。電壓比較器就是能夠比較
2、兩個(gè)電壓之間大小的電路。對(duì)被檢測(cè)信號(hào)而言，重要的是找到報(bào)警狀態(tài)和非報(bào)警狀態(tài)的臨界點(diǎn)，即以臨界點(diǎn)為參考照（基準(zhǔn)電壓）進(jìn)行電壓比較。單值比較器的應(yīng)用電路如圖４－３（ａ）所示。圖中的ＵＲＥＦ為基準(zhǔn)參考電壓，該電路沒(méi)有引入反饋，運(yùn)放工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)，因此它處于非線性區(qū)。根據(jù)運(yùn)放非線性區(qū)的工作特點(diǎn)，分析單值比較器電路如圖４－３（ａ）所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用由此繪制的電壓傳輸特性曲線如圖４－３（ｂ）所示，其中使輸出電壓ｕｏ由高電平跳變?yōu)榈碗娖剿鶎?duì)應(yīng)的輸入電壓ＵＲＥＦ稱為閾值電壓，通常用ＵＴＨ表示。閾值電壓是指輸出電壓
3、從一種電平跳變?yōu)榱硪环N電平所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。電壓傳輸特性曲線并不等同于輸出電壓波形。在輸入端送入緩慢變化的正弦波信號(hào)時(shí)，閾值電壓是給輸入電壓定的基準(zhǔn)，在輸入波形的坐標(biāo)中標(biāo)出閾值電壓的基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線與輸入波形的交點(diǎn)即為輸出波形發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的臨界點(diǎn)。當(dāng)確定電路中的各區(qū)域輸出電壓的數(shù)值后可繪制出電壓波形，如圖４－４所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用４.１.３ 滯回電壓比較器當(dāng)運(yùn)放電路加入正反饋時(shí)，會(huì)使電路的非線性特性發(fā)生變化，但是基本的特性是不會(huì)變的，即輸出電壓僅有兩種電壓狀態(tài)，且輸入保持了“虛斷”特征。如圖４－５所
4、示，Ｒｆ為反饋電阻，在電路中的反饋類型為電壓串聯(lián)正反饋，該電路運(yùn)放工作在非線性區(qū)。從圖４－５中看到，輸出采用了兩只穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)的形式，且串聯(lián)電壓為９Ｖ，因此，運(yùn)放的輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系滿足：當(dāng)ｕ＋＞ｕ－時(shí)，ｕｏ＝ＵＯＭ＝９Ｖ；當(dāng)ｕ＋＜ｕ－時(shí)，ｕｏ＝－ＵＯＭ＝－９Ｖ（穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通時(shí)視為理想的二極管）。上一頁(yè)下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用該電路中出現(xiàn)了反饋信號(hào)，如何得到它的電壓傳輸特性曲線呢？根據(jù)運(yùn)放“虛斷”特性知，ｉ＋＝ｉ－＝０，當(dāng)輸出電壓不同時(shí)，ｕ＋端將出現(xiàn)不同的閾值電壓，閾值電壓的求解示意圖如圖４－６所
5、示，可以得：上一頁(yè)下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用接下來(lái)就可以開(kāi)始繪制電壓傳輸特性曲線。先從輸入電壓遠(yuǎn)小于兩閾值電壓一側(cè)，即圖４－７中的①點(diǎn)開(kāi)始，此時(shí)必須有ｕｉ＜ｕ＋，輸出電壓為高電平有效，ｕ＋＝ＵＴＨ１＝３Ｖ，因此，只有當(dāng)ｕｉ＞３Ｖ時(shí)，運(yùn)放才發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出電壓變?yōu)榈碗娖接行?，如圖４－７中的②點(diǎn)所示。輸出電壓的變化直接影響到輸入端的閾值電壓，使ｕ＋＝ＵＴＨ２＝－３Ｖ，此時(shí)ｕｉ必須大于ＵＴＨ２輸出電壓保持低電平；當(dāng)輸入電壓減小時(shí)，同樣需滿足ｕｉ＜ＵＴＨ２，才能讓運(yùn)放發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，因此只有在ｕｉ＜－３Ｖ時(shí)，翻轉(zhuǎn)才得以發(fā)生，
6、如圖４－７中③點(diǎn)所示，由此便可畫出完整的電壓傳輸特性曲線了。由此可以看到，滯回電壓比較器存在不同的閾值電壓ＵＴＨ１和ＵＴＨ２，在輸入信號(hào)增加和減小過(guò)程中使輸出電壓發(fā)生翻轉(zhuǎn)的閾值電壓完全不同，因此在分析輸出波形時(shí)需要關(guān)注信號(hào)變化趨勢(shì)與閾值電壓之間的關(guān)系。上一頁(yè)下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用從輸入端送入ｕｉ＝４ｓｉｎωｔ的正弦波信號(hào)，如圖４－８上部所示，在輸入波形圖中標(biāo)注兩閾值電壓＋３Ｖ和－３Ｖ的基準(zhǔn)線，以基準(zhǔn)線與輸入波形的交點(diǎn)時(shí)間軸繪垂直線，即得到了輸出電壓翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)。值得注意的是，在一個(gè)完整的周期里，基準(zhǔn)線與輸入波形的
7、交點(diǎn)不止一個(gè)，要準(zhǔn)確地判斷正確的交點(diǎn)，還應(yīng)該從電壓傳輸特性中獲得信息。當(dāng)輸入電壓從遠(yuǎn)小于兩閾值電壓處增大時(shí)，變化的基準(zhǔn)點(diǎn)是＋３Ｖ，而當(dāng)輸入電壓從遠(yuǎn)大于兩閾值電壓處減小時(shí)，變化的基準(zhǔn)點(diǎn)是－３Ｖ，因此，在正弦波的上升沿以＋３Ｖ的基準(zhǔn)線為準(zhǔn)，在正弦波的下降沿應(yīng)以－３Ｖ的基準(zhǔn)線為準(zhǔn)，由此畫出的輸出電壓波形如圖４－８所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用４.１.４ 方波發(fā)生器電壓比較器可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，也可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。圖４－９（ａ）所示為方波發(fā)生器電路，該電路由滯回比較器和具有延時(shí)作用的ＲＣ反饋網(wǎng)
8、絡(luò)組成，滯回比較器為正反饋，Ｒｆ為電容提供了充放電的通路。由該圖可以清楚地看到，電容端電壓充放電達(dá)到電阻Ｒ１、Ｒ２的分壓值時(shí)運(yùn)放即產(chǎn)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，因此輸出電壓ｕｏ＝±ＵＺ。上一頁(yè)下一頁(yè)返回４.１ 運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用為什么電路能自動(dòng)產(chǎn)生脈沖波？當(dāng)電
