【正文】 頻率調(diào)整可以通過改變的比率，或，或通過將由的輸出端轉(zhuǎn)接一個(gè)分壓器，而不是直接接的輸出端來實(shí)現(xiàn)。這樣就改變了和的輸入，使的輸出開始線性上升，直至升到某一正值為止，該值使間的接點(diǎn)電壓達(dá)到0，便引起了另一次翻轉(zhuǎn)。然后，的輸出朝負(fù)值線性變化，直至和連接點(diǎn)的電壓下降到0V。然而為維持由恒定電流經(jīng)過，加在該電容上的電壓必須以恒定的速率線性變化。的反向輸入端虛假接地，則電流。的方波輸出于正負(fù)飽和電平間交替交換。2. 三角波/方波發(fā)生器圖21示出了一個(gè)用兩極運(yùn)放能同時(shí)產(chǎn)生線性三角波和方波的函數(shù)發(fā)生器。所以，在實(shí)際振蕩器的調(diào)試中，總是要調(diào)整多少比1大一些（比方說大50%），以保證在晶體管和電路參數(shù)發(fā)生偶然變化時(shí)，不致下降到1以下。在前一種情況下，只是振蕩停止而已，而在后一種情況下，我們就有需要用非線性來限制振幅。這種非線性的出現(xiàn)，就限制了震蕩的幅度，這是所有實(shí)際振蕩器工作的基本特征，正如以下討論所表明的那樣：條件并不是給出的可取值范圍，而是給出一個(gè)單一的精確值。于是，似乎在不受放大器中有源器件的非線性的限制時(shí)，振幅的增大才能繼續(xù)下去?，F(xiàn)在假定大于1，那么，最初出現(xiàn)在輸入端的信號(hào)，例如是1v，再繞路一周又回到輸入端時(shí)，其幅值將大于1v。無反饋時(shí)（）的極點(diǎn)是,和。若干實(shí)際的考慮 參考圖12可以看出，如果在振蕩頻率處正好為1，那么將反饋信號(hào)接到輸入端，再除去外部信號(hào)源將不會(huì)造成任何影響。上述原則與反饋公式是一致的。環(huán)路增益為1，即這個(gè)條件叫做巴克豪森判據(jù)。顯然還必須滿足另一個(gè)條件，即和的幅度必須相等。在這種偶然情況下，有可能在幾個(gè)頻率處同時(shí)振蕩，或在所允許的幾個(gè)頻率中某一頻率處出現(xiàn)振蕩。雖然還可以總結(jié)出其他可用來確定頻率的原則，但可以證明，它們同上述原則是一致的。因?yàn)樾盘?hào)在通過電抗網(wǎng)絡(luò)時(shí)引入的相移總是頻率的函數(shù)，所以我們有如下重要原則：正弦振蕩器的工作頻率是這樣一個(gè)頻率，在該頻率下，信號(hào)從輸入端開始，經(jīng)過放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)后，又回到輸入端時(shí)，引入的總相移正好是零（當(dāng)然，或者是2的整數(shù)倍）。在這些條件下，能保持波形形狀的唯一周期性波形是正弦波。條件=等價(jià)于，即環(huán)路增益必須等于1。由于放大器無法辨別加給它的輸入信號(hào)的來源，于是就會(huì)出現(xiàn)如下情況：如果除去外加信號(hào)源，而將2端同1端接在一起，則放大器將如以前一樣，繼續(xù)提供一個(gè)同樣的輸出信號(hào)。當(dāng)信號(hào)直接基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò) F112混合或反相網(wǎng)絡(luò)圖11 尚未連成閉環(huán)的增益為A的放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)F加到放大器的書入端時(shí)，放大器提供一個(gè)輸出信號(hào)。我們將在下文討論所有這些振蕩器的基本原理，除了確定產(chǎn)生振蕩所需的條件之外，還研究振蕩頻率和振幅的穩(wěn)定問題。參考文獻(xiàn)[1] [J].電子制作，2006,143（2）. 4849[2] 曾興雯，劉乃安，. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994. 2632[3] [J].電子制作，2005,135（6）. 3538[4] [J].電子制作，2005,134（5）. 36[5] 駱新全，黃玲玲. 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仿真波形圖當(dāng)直流電源為20V，輸出波形的幅度就會(huì)增大，但是頻率不變。當(dāng)占空比為50%時(shí)，輸出波形呈對(duì)稱波形，當(dāng)占空比為某一值時(shí)，三角波可變?yōu)殇忼X波。正好與26腳作為信號(hào)輸入端，參考電壓由5腳提供的反相遲滯比較器的情況相反。由555定時(shí)器的5腳（控制電壓輸入端）作為信號(hào)輸入端，由26腳提供參考電壓。555定時(shí)器構(gòu)成的同相遲滯比較器起到整形的作用。LM741集成運(yùn)放的外圍電路是由電容C和電阻R構(gòu)成，而為了實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)，所以R是由一個(gè)電阻和一個(gè)電位器組成。在本設(shè)計(jì)中我采用第二種，因?yàn)楦鶕?jù)要求要產(chǎn)生頻率為失真度小的三角波和方波，所以用整形電路比較方便，更容易實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。 積分電路 總電路分析 根據(jù)前面的介紹分析，： 方波和三角波發(fā)生器的綜合電路如圖所示，整個(gè)電路是一個(gè)數(shù)?；旌霞呻娐?，主要由兩部分構(gòu)成，由LM741集成運(yùn)放構(gòu)成的積分電路是三角波發(fā)生電路，而由555定時(shí)器構(gòu)成的電路是整形電路將積分電路產(chǎn)生的三角波整形為方波。當(dāng)輸入為方波和正弦波時(shí)，(b)(c)所示。電路中，電容C中電流等于電阻R中電流：，輸出電壓與電容上電壓的關(guān)系為：而電容上電壓等于其電流的積分，故 積分電路 在求解到時(shí)間段的積分值時(shí)式中為積分其實(shí)時(shí)刻的輸出電壓，即積分運(yùn)算的起始值，積分的終值是時(shí)刻的輸出電壓。在自控系統(tǒng)中，常用積分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)；此外，還廣泛應(yīng)用于波形的產(chǎn)生和變換以及儀器儀表之中，以集成運(yùn)放作為放大電路，利用電阻和電容作為反饋網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算電路。 三角波發(fā)生電路在直流穩(wěn)壓電源提供電壓的條件下，電容的充電和放電過程，就產(chǎn)生了三角波。在輸入端口應(yīng)用電壓分壓器公式得出，消去并經(jīng)整理得到源電壓負(fù)載增益為，當(dāng)信號(hào)從源向負(fù)載傳播時(shí)，首先在輸入端口受到某些衰減，然后在放大器內(nèi)部放大，最后在輸出端口又有額外的衰減。在輸出端口應(yīng)用電壓分壓器公式得出，注意到，當(dāng)不存在任何負(fù)載（）時(shí)，就有。輸出端口用一個(gè)表明與有關(guān)的電壓控制電壓源（VCVS）和一個(gè)稱為輸出電阻的串聯(lián)電阻來建模。這個(gè)放大器的每一端口都能用戴維南等效給予建模，它有一個(gè)電壓源和一個(gè)串聯(lián)電阻組成。決定于輸入和輸出信號(hào)的屬性，可有不同類型的放大器。滿足于這一定義的器件稱為線性放大器，以區(qū)別于具有非線性輸入輸出關(guān)系的器件。 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器（operational amplifier），或簡稱為opamp。另外，復(fù)位端4也可輸入1個(gè)控制信號(hào)。其振蕩周期與充放電的時(shí)間有關(guān)：充電時(shí)間：，放電時(shí)間： 振蕩周期： 振蕩頻率： 占空系數(shù)： 當(dāng)R2R1時(shí)，占空系數(shù)近似為50％。當(dāng)電容上電vC=2/3Vcc時(shí)，閥值輸入端6受到觸發(fā)，比較器C1翻轉(zhuǎn)，輸出電壓Vo=0，同時(shí)放電管T導(dǎo)通，電容C通過R2放電；當(dāng)電容上電壓Vc=1/3Vcc，比較器C2工作，輸出電壓Vo變?yōu)楦唠娖健５姆秶鸀閹孜⒚氲綆追昼?。輸出脈沖的寬度等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，而暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間取決于外接電阻R和電容C的大小。如果此時(shí)輸入端的觸發(fā)脈沖已消失，回到了高電平，則觸發(fā)器將被置0，于是輸出返回=0的狀態(tài)。與此同時(shí)截止，經(jīng)R開始向電容C充電。因此，通電后電路便自動(dòng)的停在=0的穩(wěn)態(tài)。同時(shí)，導(dǎo)通，電容C經(jīng)過迅速放電，使0。如果接通電源后觸發(fā)器停在Q=1的狀態(tài)了，這時(shí)一定截止，便經(jīng)過R向C充電。假定接通電源后觸發(fā)器停在Q=0的狀態(tài)，則導(dǎo)通0。 555定時(shí)器的其他作用若以555定時(shí)器ID的端作為觸發(fā)信號(hào)的輸入端，并將由和R組成的反相器輸出電壓接至端，同時(shí)在對(duì)地接入電容C,。雖然有兩個(gè)閾值電壓，但當(dāng)輸入電壓向單方向變化時(shí)，輸出電壓僅跳變一次。通過改變值就可以調(diào)節(jié)回差電壓的大小。分析從0逐漸升高的過程：當(dāng)〈時(shí)，=1，=0，Q=1，故=；當(dāng)〈〈時(shí)，==1，故=保持不變；當(dāng)〉以后，=0，=1，Q=0，故=。因此，輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖剿鶎?duì)應(yīng)的值也不相同，這樣就形成了施密特觸發(fā)特性。將555定時(shí)器的和兩個(gè)輸入端連在一起作為信號(hào)輸入端，即可得到施密特觸發(fā)器。他在性能上有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：第一，輸入信號(hào)從低電平上升的過程中，電路狀態(tài)裝環(huán)視對(duì)應(yīng)的輸入電平與輸入信號(hào)從高電平下降過程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同?？梢栽O(shè)想，如果使和的低電平信號(hào)發(fā)生在輸入電壓信號(hào)的不同電平，那么，輸出與輸入之間的關(guān)系將為施密特觸發(fā)特性；如果在加入一個(gè)低電平，觸發(fā)信號(hào)以后，經(jīng)過一定的時(shí)間能在輸入端自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，就可以得到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；如果能使和的低電平信號(hào)交替的反復(fù)出現(xiàn)，就可以得到多諧振蕩器。雙極型555定時(shí)器的電源電壓范圍為5—16v，最大的負(fù)載電流達(dá)200mA。如果將端經(jīng)過電阻接到電源上，那么只要這個(gè)電阻的阻值足夠大，為高電平時(shí)也一定為高電平，為低電平時(shí)也一定為低電平。當(dāng),時(shí), =1,=0,故觸發(fā)器被置1, 為高電平,同時(shí)截止。由圖可知，當(dāng)，時(shí)，比較器的輸出=0，比較器的輸出=1，基本RS觸發(fā)器被置0，導(dǎo)通，同時(shí)為低電平。正常工作時(shí)必須使處于高電平。是置零輸入端。在控制電壓輸入端懸空時(shí)，=，=。 CB555的電路結(jié)構(gòu)圖是比較器的輸入端（也稱閾值端用TH標(biāo)注），是比較器的輸入端（也稱觸發(fā)端，用標(biāo)注）。而且，它們的功能和外部引腳的排列完全相同。正因?yàn)槿绱?，自從Signetics公司于1972年推出這種產(chǎn)品以后，國際上各主要的電子器件公司也都相繼地生產(chǎn)了各自的555定時(shí)器產(chǎn)品。 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和功能555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字—模擬混合集成電路，利用它能極方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。所以，可以先通過積分電路得到三角波，再通過對(duì)三角波進(jìn)行整形而得到方波。3 電路設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)框圖 TP1三角波—方波轉(zhuǎn)換電路三角波信號(hào)發(fā)生器 TP2 可行性及原理分析獲取方波波形的途徑不外乎有兩種：一種是利用各種形式的多諧振蕩器電路直接產(chǎn)生所需要的方波，另一種則是通過各種整形電路把已有的周期性變化的波形變換為符合要求的方波。2) 菜單方式：在Analysis菜單選擇Activate。 電路的激活一旦創(chuàng)建好了電路并接上了測試儀器，就可以對(duì)電路進(jìn)行特性測試方針。5) 根據(jù)測試要求調(diào)整儀器上的控制“旋鈕”。3) 雙擊儀器圖標(biāo)使之放大成展示面板，以便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。 節(jié)點(diǎn)的標(biāo)號(hào)顯示 單一節(jié)點(diǎn)的設(shè)置對(duì)話框 測試儀器的使用測試儀器圖標(biāo)放置在一起庫中，使用測試儀器的步驟為：1) 從一起庫中拖動(dòng)儀器圖標(biāo)到電路工作區(qū)。是否顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)可由菜單Circuit/Schematic Options命令的Show/Hide對(duì)話框設(shè)置。 節(jié)點(diǎn)的調(diào)整2) 節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)、編號(hào)與顏色。如果導(dǎo)線接入的節(jié)點(diǎn)的方向不適合，會(huì)造成導(dǎo)線不必要的彎曲，(a)所示。將一條導(dǎo)線伸展到另一條導(dǎo)線時(shí)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生連接點(diǎn)，并可以賦予標(biāo)識(shí)。刪除元器件，只需選中該穩(wěn)壓二極管，按Delete鍵即可。 導(dǎo)線的刪除 彎曲導(dǎo)線的調(diào)整，元器件位置與導(dǎo)線不在同一條直線上，可以選中該元器件，然后用四個(gè)箭頭鍵