2022-2023学年高二物理竞赛课件：矩形波发生电路

矩形波发生电路 2 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。 一. 基本组成部分 （1）开关电路：因为输出只有高电平和低电平两种情况，即两个暂态，故而采用电压比较器。 （2）反馈网络：因需自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件，故应引入反馈。 （3）延迟环节：要使得两个状态均维持一定的时间，故利用RC电路实现，从而决定振荡频率。 矩形波发生电路 3 常见的非正弦波 矩形波 三角波 锯齿波 尖顶波 阶梯波 矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。 通过什么电路可将矩形波变为其它几种波形？ 4 二、电路组成 正向充电： uO（+UZ）→R→C→地 反向充电（放电）： 地→C→ R → uO（－UZ） RC回路 （起反馈延迟作用） 滞回比较器 （起开关作用） 5 三. 工作原理：分析方法 方法一： 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。 方法二： 电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无稳态。 设合闸通电时电容上电压为0，uO上升，则产生正反馈过程： uO↑→ uP↑→ uO↑↑ ，直至 uO＝UZ， uP＝+UT，第一暂态。 6 三. 工作原理：分析 电容正向充电，t↑→ uN↑，t→∞ ， uN → UZ；但当uN ＝+UT时，再增大， uO从+ UZ跃变为-UZ， uP＝－UT，电路进入第二暂态。 电容反向充电，t↑→ uN↓，t→∞ ， uN →- UZ；但当uN ＝－UT时，再减小， uO从- UZ跃变为+UZ， uP＝+UT，电路返回第一暂态。 第一暂态：uO＝UZ， uP＝+UT。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 7 脉冲宽度 四. 波形分析 8 正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。 五. 占空比可调电路 为了占空比调节范围大， R3应如何取值？ 9 A － ＋ uO uN (uC) DZ ±UZ R1 R2 R4 R3 C RW1 D1 D2 RW2 uC 0 -UT t uo t 0 +UT -UZ +UZ T1 T2 当uO= +UZ时，uO通过RW1 、二极管D1、R3；对电容C充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数 当uO= -UZ时，uO通过RW2 、二极管D2、R3；对电容C放电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数 五. 占空比可调电路 10 习题（写在作业本上） P473: 8.14，8.15， 8.16, 8.17， 8.19 思考题： 自测题： P469: 三，四 新版（第5版） 第4版 习题（写在作业本上） P399: 7.14，7.15， 7.16, 7.18 思考题： 自测题： P394: 三，四 11 7.3.2 三角波发生电路 一、电路的组成 用积分运算电路可将方波变为三角波。 两个RC环节 实用电路将两个RC 环节合二为一 为什么采用同相输入的滞回比较器？ uO要取代uC，必须改变输入端。 集成运放应用电路的分析方法： 化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算 12 二. 工作原理 滞回比较器 积分运算电路 求滞回比较器的电压传输特性：三要素 UOH 、 UOL ， UT， uI过UT时曲线的跃变方向。 $