2022-2023学年高二物理竞赛课件：运放在波形产生方面的应用

运放在波形产生方面的应用 运放在波形产生方面的应用 波形发生器的作用： 产生一定频率、幅值的波形（如正弦波、方波、三角波、锯齿波等）。 特点：不用外接输入信号，即有输出信号。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 定义：回差电压 与过零比较器相比具有以下优点： 1. 改善了输出波形在跃变时的陡度。 2. 回差提高了电路的抗干扰能力，U越大，抗干扰 能力越强。 结论： 1. 调节RF 或R2 可以改变回差电压的大小。 2. 改变UR可以改变上、下门限电压， 但不影回差 电压U。 电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报警和波形发生等电路中得到广泛应用。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 解：对图（1） 上门限电压 下门限电压 例：电路如图所示，Uo(sat) =±6V，UR = 5V， RF = 20k，R2 =10k，求上、下门限电压。 （1） RF R2 uo ui + +  –  R1 + – + – + UR – RF R2 uo ui + +  –  R1 + – + – （2） 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 解：对图（2） 例：电路如图所示，Uo(sat) =±6V，UR = 5V， RF = 20k，R2 =10k，求上、下门限电压。 （1） RF R2 uo ui + +  –  R1 + – + – + UR – RF R2 uo ui + +  –  R1 + – + – （2） 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 （1） RF R2 uo ui + +  –  R1 + – + – + UR – RF R2 uo ui + +  –  R1 + – + – （2） ui uo O -6 -2 2 6 图(1)的电压传输特性 图(2)的电压传输特性 uo ui O -6 6 1.33 5.33 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 矩形波发生器 1. 电路结构 由滞回比较器、 RC充放电电路组成， 电容电压uC 即是比较器的输入电压， 2. 工作原理 设电源接通时， uo = +Uo(sat) ，uC(0) = 0。 电阻R2两端的电压UR即是比较器的参考电压。 uo 通过 RF 对电容C充电， uC 按指数规律增长。 RF C uC + – R1 R2 uo + +  –  + – 充电 UR + – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 当 uo = +Uo(sat)时，电容充电， uC上升， 电容放电， uC下降， 当uC= UR 时，uo 跳变成 –Uo(sat) 当 uC= –UR 时，uo 跳变成 +Uo(sat) ，电容又重新充电。 放电 2. 工作原理 RF C uC + – R1 R2 uo + +  –  + – 充电 UR + – RF C uC + – R1 R2 uo + +  –  + – UR + – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 3. 工作波形 充电 放电 uo uC t1 t3 t2 T = T1+T2 电容充放电过程，uC 的响应规律为 4. 周期与频率 T1 T2 T –Uo(sat) + Uo(sat) 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 在充电过程中 在放电过程中 矩形波的周期 矩形波的频率 充放电时间常数相同： = RC 矩形波常用于数字电路中作为信号源 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 2. 工作原理 A1：滞回比较器 因 u- = 0 ，所以当 u+ = 0时，A1状态改变 输出 uo1 改变(+UZ 跃变到–UZ 或 –UZ 跃变到 +UZ)， 当 同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。 C uo1 R3 DZ R2 + +  –  R6 uo R5 R4 + – + +  –  A2 A1 R1 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 T T1 T2 3. 工作波形 4. 周期与频率 T = T1+ T2 = 2T1 = 2T2 uo1 UZ –UZ t O uo (1) 改变比较器的输出 uo1、电阻R1 、R2 即可改变三角波的幅值。 (2) 改变积分常数RC 即可改变三角波的频率。 动画 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 $