第九章 脉冲波形的产生与变换电子（教案）西科大版

上课时间 XX年XX月XX日 第1、2课时 课题 常见的脉冲产生电路 课型 理论课 教学方法 讲授法、多媒体演示法 学法 讨论、推理 教具 PPT 教学目的 1、掌握锯齿波的参数，理解锯齿波发生器基本原理。 2、掌握RC微分电路、RC积分电路的组成形式、工作原理和波形变换形式。 教学重点 1、锯齿波的参数 2、RC微分电路、RC积分电路的工作原理 教学难点 工作原理和波形变换形式 教学过程 【新课引入】 教师提问：脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号，脉冲信号如何获得？从而引入两种脉冲信号获得方法。 【新课教学】 教学内容1：锯齿波发生器 教师活动：PPT展示锯齿波发生器相关知识： 讲解： 1、锯齿波发生器的参数 锯齿波发生器的波形参见图9.1.2。 图9.1.2 锯齿波主要参数 （1）扫描期T1：要求在T1时间内电压随时间线性变化。 （2）回扫期TB：电压在此期间迅速回到起始值，要求越小越好。 （3）休止期TN：是扫描结束到下次扫描开始的间隔时间。 （4）恢复期T2：T2TBTN （5）重复周期T：TT1T2 （6）频率f：f1/T （7）扫描幅度Vm：扫描期内电压的幅值。 2、锯齿波电压发生器基本原理 锯齿波电压通常是利用电容器的充放电原理来产生，其简单电路如图9.1.3(a)所示。 （a）简单锯齿波电压产生电路 （b）充放电波形图 图9.1.3 产生锯齿波电压原理图 正是利用电容器的缓慢充电和快速放电的过程特点，便可在电容器两端得到锯齿波电压。上述电路产生的是正向电压锯齿波，在正程扫描时间内波形是逐渐上升的。同理，如果将电源改为-VG，则会产生正程扫描期内波形逐渐下降的负向锯齿波。 在实际电路中，通常用三极管管V代替图9.1.3（a）中的开关S，如图9.1.4（a）所示，图9.1.4（b）是其振荡波形图。 （a） 电路结构 （b）振荡波形 图9.1.4 三极管控制的电压锯齿波发生器 工作原理： 当输入低电平时，三极管V截止，+VG通过R向电容器C充电，输出电压逐渐上升，当时间常常τ=RC远大于输入脉冲周期时，的上升基本上呈线性。 当输入为高电平时，三极管V饱和导通，电容器C通过三极管V放电，最终使。 当输入脉冲再一次为低电平时，三极管V再截止一次，电容器再一次充电，如此反复，就会在电容器C的两端产生锯齿波电压输出。 3.自举补偿锯齿波电路 电压锯齿波发生电路形式很多，如图9.1.5是一种名为自举补偿电压锯齿波电路。 图9.1.5 自举补偿锯齿波电路 C1为容量很大的电容器，+VG通过V3、C1、Re对电容器C1充电后，C相当于一个电源，V2是射极跟随器，其射极输出电压和它的基极输入电压（电容器C上端电压）同相且相等，二极管V3起隔离+VG与H点电位的作用，V1起开关作用。 当V1截止时，+VG通过二极管V3、电阻器R对电容C充电，V2输出锯齿波正程电压；当V1饱和导通时，电容器C通过V1迅速放电，V2输出锯齿波逆程电压。同时+VG通过V3、C1、Re对C1再充电补足被放掉的电荷。因二极管V3的正向压降较小，故可充至+VG，以上过程不断反复就能连续输出锯齿波电压。 教学内容2：RC波形变换电路 讲解： 脉冲电路中经常用到的由R和C构成的简单电路，叫RC电路。RC电路主要用于脉冲波形变换，常用电路有微分电路、积分电路。 1.RC电路的充放电过程 图9.1.6所示为电容器的充放电电路。其中电容器上的电压，流过的电流如图9.1.6中所示。 图9.1.6 电容器的充放电电路 1）充电过程 设图中的开关S原来2、3触点闭合，电容器C上没有电核，所以。当开关S的2、1触点闭合后，电压VG通过电阻R对电容器C充电。因电容器两端的电压不能突变，在充电开始的瞬间，（电容器相当于短路）。这时电源VG的电压VG全部加在电阻R上，所以充电电流为最大，即有。而电阻R上的电压也最大，有。随着电容器C上的电荷积累，电压随之上升，而随之下降，所以也逐渐下降。最后，，。此时，充电过程结束。RC电路在充电过程中，电容器两端的电压、电流变化波形图如图9.1.7所示。 (a)充电电压波形式 (b)充电电流波形 图9.1.7 电容器充电波形 2）放电过程 在电容器充电结束后，将开关S的2、3触点闭合，电容器将通过电阻R放电。开始瞬间，因为电容器两端的电压不能突变，仍为VG。此时，放电电流也最大。随后，按指数规律逐渐下降，也随之下降。最后，，放电过程结束。RC电路在放电过程中，电容器两端的电压、电流变化波形图如图9.1.8所示，取负值表示放电电流与充电电流