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1、第11章 信号的产生与变换电路 第1节 电压比较器 第2节 滞回比较器（施密特门） 第3节 矩形波发生电路（多谐振荡器） 第4节 三角波发生器 第5节 单脉冲发生电路第6节 正弦信号发生电路第7节 信号的转换电路主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出第11章 信号的发生与变换电路信号发生电路信号发生电路包括正弦信号发生电路包括正弦信号发生电路和非正弦信号发生电路两大类，它们无和非正弦信号发生电路两大类，它们无 需输入信号激励就能产生各种周期性的需输入信号激励就能产生各种周期性的 波形。信号发生电路也称为振荡电路。波形。信号发生电路也称为振荡电路。信号变换电路信号变换电路是将某种信号波形变换
2、是将某种信号波形变换成另一种波形，或对某种信号波形进行成另一种波形，或对某种信号波形进行 整形、延迟使之满足系统的要求。整形、延迟使之满足系统的要求。开 始作 ？业11.1电压比较器主菜单回 退 前 进 最 后 返 回 作 ？业退 出开 始电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发生电路 的基本单元电路，在测量和控制系统中 有着广泛的应用。电压比较器的输出电压u0与输入电压 uI的函数关系u0 = f (uI) 一般用曲线来描述，称为电压传输特性。 主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1电压比较器由集成运放器构成的电压比较器，如图 11.1.1(a)(b)所示；图
3、(c)是电压传输特性。开 始作 ？业主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1电压比较器开 始作 ？业为了正确画出电压传输特性，必须确定以下三个要素： 输出电压高电平的数值UOH和低电平的 数值UOL。阈值电压的数值UT。当uI 变化且经过UT 时，uo跃变的方向， 即是从UOH跃变为UOL，还是从UOL跃变 为UOH。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.1单限比较器 1、过零比较器开 始作 ？业图11.1.2(a)所示为反相过零电压比较器， 其特点是：输入uI接反相输入端， uI称比较 信号；阈值电压UT接同相端，且UT=0V。图(b)是电压传输特性，其输出电压 为+
4、UOM或 -UOM 。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.1单限比较器为了限制集成运放的差模输入 电压，保护其输 入级三极管可加 二极管限幅电路, 如图11.1.3。开 始作 ？业主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.1单限比较器开 始作 ？业为了满足负载的需要可在输出端加稳压二 极管限幅电路从而获得适合的UOL和UOH，如 图11.1.4(a)所示。图中R为限流电阻。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.1单限比较器开 始作 ？业有时可将输出限幅稳压二 极管接成如图 11.1.5所示形式，这样可省去 限流电阻。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退
5、 出11.1.1单限比较器图11.1.6一般单限比较器及其电压传 输特性， UREF为外加参考电压。开 始作 ？业2、一般单限比较器主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.1单限比较器开 始作 ？业根据叠加原理，集成运放反相输入端 的电位u为令uu0，则求出阈值电压主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.1单限比较器开 始作 ？业当u1UT时，即uu，电压传输特性图11.1.6(b)所示。这里应保证UOUZ。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.2双限比较器在实际工作中，时常遇到需要检测 输入模拟信号的电平是否处在给定的 两个门限电平之间，这就要求比较器
6、有两个门限电平。这种比较器称为双 限比较器。开 始作 ？业主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.1.2双限比较器开 始作 ？业双限比较器的一种电路如图11.1.7(a) 所示。图（b）为电压传输特性。UI为输入电压； C1为同相输入 电压比较器 ； C2为反相输入电压比较器。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2滞回比较开 始作 ？业虽然单限比较器很灵敏,但是抗干扰能 力差。滞回比较器具有滞回特性,即具有 惯性,因而也就具有一定的抗干扰能力。图11.2.1由运放构成的滞回比较器。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2滞回比较开 始作 ？业从图11.2.1的输出
7、端的限幅电路可以 看出, u0=UZ。集成运放反相输入端 电位u-=uI，而同相输入端电位令u-=u+，求出的就是阈值电压，因此得出主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2滞回比较开 始作 ？业从电压传输特性曲线上可以看出，当 -UT0V时,图11.2.2(a)所示电路的 电压传输特性如图11.2.2 (b)所示。UT1:下限阈值电压；UT2:上限阈值电压；U: 回差电压电压 。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2滞回比较开 始作 ？业例11.2.1在图11.2.1(a)所示电路中,已知稳 压管的稳定电压UZ=9V,输入电压uI的波 形如图11.2.3(a)所示,试画出
8、u0的波形。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2滞回比较开 始作 ？业解：输出高电平和低电平分别为 UZ=9V,阈值电压为 画出电压传输特性如图11.2.3(c)所 示。根据电压传输特性便可画出u0的 波形,如图11.2.3(b)所示。 主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2滞回比较开 始作 ？业主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业1、555定时器的电路组成555定时器是一种多用途的中规模集成 电路器件,在外围配以少量的阻容元件就可以方便地构成施密特门、单稳态触发器和 矩形波发生器等应用电路。由555定时器构
9、成的施密特门具有滞回比较特性，因此它 与由运算放大器构成的滞回比较器具有相 同的电压传输特性。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业图11.2.15 是国产双限型定时器CB555的电路结构图。它由比较器C1和C2、基本RS触发器和 集成开路的放电晶体管TD三部分组成。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业555定时器工作原理分析：主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门表11.2.1 555定时器的符号和功能表开 始作 ？业主菜单回 退
10、前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门2、 用555定时器构成的施密特门开 始作 ？业如图11.2.6所示，将555定时器的两个 输入端uI1和 uI2连在一起作为信号输 入端，可得 到施密特门 。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门由于比较器C1和C2的参考电压不同， 因而基本RS触发器的置0信号(UC1=0)和 置1信号(UC2=0)必然发生在输入信号uI 的不同电平。因此，输出电压u0由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所 对应的uI值也不相同，这样就形成了施密特触发特性（滞回特性）。 开 始作 ？业主菜单回
11、退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业首先分析uI从0逐渐升高的过程：主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业图11.2.7所示是图11.2.6所示电路的电 压传输特性,它是一个典型的反相输出的施密特触发特性，与滞回特性相同。通过改变 uC0 可以调节回差电压 的大小。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业3、施密特门基本应用（1）波形转换
12、图11.2.8中输 出脉冲宽度 tPO可通过改变回差 电压U 的大小加以调节。 主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业（2）波形整形数字矩形波信号在传输过程中受到干扰变 成了图11.2.9（a）所示的不规则波形。图中若负向阈值取为U1-。若负向阈值取值为U2-, 输入信号顶端 的干扰毛刺在输出中已不复存在。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业（3）幅度鉴别施密特门的翻转取决于输入信号是 否高于UT+或低于UT-，利用这个特性可以构成幅度鉴别器，用以从这一串 脉冲中检出符合幅度要
13、求的脉冲。图 11.2.10所示为一个幅度鉴别器的工作波形图。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.2由555定时器构成的施密特门开 始作 ？业图11.2.10 幅度鉴别主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.3滞回比较器应用举例开 始作 ？业图11.2.11是一个温度监测控制电路主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.3滞回比较器应用举例开 始作 ？业温度传感器由具有负温度系数(阻值 随温度的增加而减小)的热敏电阻RT(放 置于温度监控处)、固定电阻R1和电源- UCC构成。集成运放A1和电阻R2、R3构成跟随 器,起隔离作用,以避免后级对uT的影响, 显然u01=uT。主菜单回 退 前 进 最 后 返 回退 出11.2.3滞回比较器应用举例开 始作 ？业在实际测量中,通常要对输出电压进行 变换和定标,使被测温度与输出电压相对 应,因此接入由集成运放A2和R4R6
