第二十五讲 非正弦波发生电路第二十五讲 非正弦波发生电路一、常见的非正弦波二、矩形波发生电路三、三角波发生电路四、锯齿波发生电路五、波形变换电路一、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。
二、矩形波发生电路输出无稳态，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。
1,基本组成部分
（ 1）开关电路：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。
（ 2）反馈网络：自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。
（ 3）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。 利用 RC电路实现。
2,电路组成
Z
21
1
T URR
RU?
正向充电：
uO（ +UZ） →R→C→地反向充电：
地 →C→ R → uO（－ UZ）
RC 回路
ZU?
滞回比较器
ZU?
3,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↑→ uN↑→ uO↑↑,直至 uO＝
UZ,uP＝ +UT,第一暂态。
3,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。
求出、终了值、时间常数，根据三要素，即起始值
)21ln (2
2
1
3 R
RCRT %50k
T
T?占空比脉冲宽度
4,波形分析正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。
5,占空比可调电路为了占空比调节范围大,R3应如何取值？
三、三角波发生电路
1,电路组成用积分运算电路可将方波变为三角波。
两个 RC环节 实际电路将两个 RC 环节合二为一为什么采用同相输入的滞回比较器？
ZU?
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
2,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。
)()(1 1O12O1
3
O tuttuCRu
代入，求出，将令 ZO1N1P1
O
21
2
O1
21
1
P1
0 Uuuu
u
RR
R
u
RR
R
u
Z
2
1
T UR
RU
)()(1 1O12O1
3
O tuttuCRu
合闸通电，通常 C 上电压为 0。设 uO1↑→ uP1↑→ uO1↑↑，直至
uO1 ＝ UZ（第一暂态）；积分电路反向积分,t↑→ uO↓，一旦 uO
过－ UT,uO1从＋ UZ跃变为－ UZ （第二暂态） 。
积分电路正向积分,t↑→ uO↑,一旦 uO过＋ UT,uO1从 －
UZ跃变为＋ UZ,返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。
O
21
2
O1
21
1
P1 uRR
Ru
RR
Ru?
电路状态翻转时,uP1=?
三角波发生电路的振荡原理
3,波形分析
)(21 TZ
3
T U
TU
CRU
2
314
R
CRRT?
如何调整三角波的幅值和频率？
为什么为三角波？怎样获得锯齿波？
“理性地调试”：哪些参数与幅值有关？哪些参数与频率有关？先调哪个参数？
四、锯齿波发生电路
1,R3应大些？小些？
2,RW的滑动端在最上端和最下端时的波形？
≈T
3,R3短路时的波形？
五、波形变换电路
1,利用基本电路实现波形变换正弦波变方波、变矩形波，方波变三角波，
三角波变方波，固定频率的三角波变正弦波如何得到？
利用电子开关改变比例系数
2,三角波变锯齿波：二倍频
3,三角波变正弦波若输入信号的频率变化不大，则可用滤波法实现。
范围是什么？
若输入信号的频率变化较大，则可用折线法实现 。
三角波用傅立叶级数展开，除基波外，还含有 3次,5
次 …… 谐波。
讨论一
500?
O
u
( b )
i
A
1
C
0,0 2? F
u
O1
R
1
R
2
( a )
U
Z
10k?
R
3
R
5
R
4
u
O2
A
2
D
Z
D
1
D
2
已知 uO1和 uO2的峰 -峰值均为 12V，二极管为理想二极管。
1,求出稳压管的稳压值 UZ和 R4的阻值；
2,定性画出 uO1,uO2的波形图；
3,求解 δ的表达式。
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二现有频率为 1kHz的正弦波 ui，实现下列变换：
1kHz的正弦波 ui
↓
2kHz的正弦波
↓
2kHz的方波
↓
2kHz的三角波
二、矩形波发生电路输出无稳态，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。
1,基本组成部分
（ 1）开关电路：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。
（ 2）反馈网络：自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。
（ 3）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。 利用 RC电路实现。
2,电路组成
Z
21
1
T URR
RU?
正向充电：
uO（ +UZ） →R→C→地反向充电：
地 →C→ R → uO（－ UZ）
RC 回路
ZU?
滞回比较器
ZU?
3,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↑→ uN↑→ uO↑↑,直至 uO＝
UZ,uP＝ +UT,第一暂态。
3,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。
求出、终了值、时间常数，根据三要素，即起始值
)21ln (2
2
1
3 R
RCRT %50k
T
T?占空比脉冲宽度
4,波形分析正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。
5,占空比可调电路为了占空比调节范围大,R3应如何取值？
三、三角波发生电路
1,电路组成用积分运算电路可将方波变为三角波。
两个 RC环节 实际电路将两个 RC 环节合二为一为什么采用同相输入的滞回比较器？
ZU?
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
2,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。
)()(1 1O12O1
3
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代入，求出，将令 ZO1N1P1
O
21
2
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21
1
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R
u
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Z
2
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)()(1 1O12O1
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合闸通电，通常 C 上电压为 0。设 uO1↑→ uP1↑→ uO1↑↑，直至
uO1 ＝ UZ（第一暂态）；积分电路反向积分,t↑→ uO↓，一旦 uO
过－ UT,uO1从＋ UZ跃变为－ UZ （第二暂态） 。
积分电路正向积分,t↑→ uO↑,一旦 uO过＋ UT,uO1从 －
UZ跃变为＋ UZ,返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。
O
21
2
O1
21
1
P1 uRR
Ru
RR
Ru?
电路状态翻转时,uP1=?
三角波发生电路的振荡原理
3,波形分析
)(21 TZ
3
T U
TU
CRU
2
314
R
CRRT?
如何调整三角波的幅值和频率？
为什么为三角波？怎样获得锯齿波？
“理性地调试”：哪些参数与幅值有关？哪些参数与频率有关？先调哪个参数？
四、锯齿波发生电路
1,R3应大些？小些？
2,RW的滑动端在最上端和最下端时的波形？
≈T
3,R3短路时的波形？
五、波形变换电路
1,利用基本电路实现波形变换正弦波变方波、变矩形波，方波变三角波，
三角波变方波，固定频率的三角波变正弦波如何得到？
利用电子开关改变比例系数
2,三角波变锯齿波：二倍频
3,三角波变正弦波若输入信号的频率变化不大，则可用滤波法实现。
范围是什么？
若输入信号的频率变化较大，则可用折线法实现 。
三角波用傅立叶级数展开，除基波外，还含有 3次,5
次 …… 谐波。
讨论一
500?
O
u
( b )
i
A
1
C
0,0 2? F
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1
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3
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1
D
2
已知 uO1和 uO2的峰 -峰值均为 12V，二极管为理想二极管。
1,求出稳压管的稳压值 UZ和 R4的阻值；
2,定性画出 uO1,uO2的波形图；
3,求解 δ的表达式。
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二现有频率为 1kHz的正弦波 ui，实现下列变换：
1kHz的正弦波 ui
↓
2kHz的正弦波
↓
2kHz的方波
↓
2kHz的三角波
