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8章 波形的发生和信号的转换题解

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第八章题解－1 第八章 波形的发生和信号的转换 自测题 一、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 （1）在图T8.1所示方框图中，若φF＝180°，则只有当φA＝±180°时，电路才能产生正弦波振荡。（ 1 ）

图T8.1 （2）只要电路引入了正反馈，就一定会产生正弦波振荡。（0 ） （3）凡是振荡电路中的集成运放均工作在线性区。（ 0 ） （4）非正弦波振荡电路与正弦波振荡电路的振荡条件完全相同。（ 0） 解：（1）√ （2）× （3）× （4）×

二、改错：改正图T8.2所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。

图T8.2 第八章题解－2

解：（a）加集电极电阻Rc及放大电路输入端的耦合电容。 （b）变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同铭端。

三、试将图T8.3所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。

图T8.3 解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。如解图T8.3所示。

解图T8.3 第八章题解－3

四、已知图T8.4（a）所示方框图各点的波形如图（b）所示，填写各电路的名称。 电路1为 ，电路2为 ，电路3为 ，电路4为 。

图T8.4 解：正弦波振荡电路，同相输入过零比较器，反相输入积分运算电路，同相输入滞回比较器。 第八章题解－4

五、试分别求出图T8.5所示各电路的电压传输特性。 图T8.5 解：图（a）所示电路为同相输入的过零比较器；图（b）所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±UT＝±0.5 UZ。两个电路的电压传输特性如解图T8.5所示

解图T8.5 第八章题解－5

六、电路如图T8.6所示。 图T8.6 （1）分别说明A1和A2各构成哪种基本电路； （2）求出uO1与uO的关系曲线uO1＝f（uO）； （3）求出uO与uO1的运算关系式uO＝f（uO1）； （4）定性画出uO1与uO的波形； （5）说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变。 解：（1）A1：滞回比较器；A2：积分运算电路。

（2） 根据0)(21N1OO1O212O1211P1uuuuRRRuRRRu，可得 V8TU uO1与uO的关系曲线如解图T8.6（a）所示。 （3） uO与uO1的运算关系式

)()(2000 )()(11O12O11O12O14OtuttututtuCRu

解图T8.6 第八章题解－6

（4）uO1与uO的波形如解图T8.6（b）所示。 （5）要提高振荡频率，可以减小R4、C、R1或增大R2。

习 题 8.1 判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 （1）在图T8.1所示方框图中，产生正弦波振荡的相位条件是φF＝±φA。（ ） （2）因为RC串并联选频网络作为反馈网络时的φF＝0°，单管共集放大电路的φA＝0°，满足正弦波振荡的相位条件φA＋φF＝2nπ（n为整数），故合理连接它们可以构成正弦波振荡电路。（ ） （3）在RC桥式正弦波振荡电路中，若RC串并联选频网络中的电阻均为R，电容均为C，则其振荡频率f0＝1/RC。（ ）

（4）电路只要满足1＝FA，就一定会产生正弦波振荡。（ ） （5）负反馈放大电路不可能产生自激振荡。（ ） （6）在LC正弦波振荡电路中，不用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。（ ） 解：（1）√ （2）× （3）× （4）× （5）× （6）√

8.2 判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 （1）只要集成运放引入正反馈，就一定工作在非线性区。（ ） （2）当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。（ ） （3）一般情况下，在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入了正反馈。（ ） （4）如果一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。（ ） （5）在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。（ ） （6）单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。（ ） 解：（1）× （2）√ （3）√ （4）× （5）√ （6）× 第八章题解－7

8.3 现有电路如下： A． RC桥式正弦波振荡电路 B． LC正弦波振荡电路 C． 石英晶体正弦波振荡电路 选择合适答案填入空内，只需填入A、B或C。 （1）制作频率为20Hz～20kHz的音频信号发生电路，应选用 。 （2）制作频率为2 MHz～20MHz的接收机的本机振荡器，应选用 。 （3）制作频率非常稳定的测试用信号源，应选用 。 解：（1）A （2）B （3）C

8.4 选择下面一个答案填入空内，只需填入A、B或C。 A．容性 B．阻性 C．感性 （1）LC并联网络在谐振时呈 ，在信号频率大于谐振频率时呈 ，在信号频率小于谐振频率时呈 。 （2）当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈 ；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈 ；其余情况下石英晶体呈 。 （3）当信号频率f＝f0时，RC串并联网络呈 。 解：（1）B A C （2）B C A （3）B

8.5 判断图P8.5所示各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。设图（b）中C4容量远大于其它三个电容的容量。

图P8.5 第八章题解－8

解：图（a）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φA＝－180˚），且图中三级移相电路为超前网络，在信号频率为0到无穷大时相移为＋270˚～0˚，因此存在使相移为＋180˚（φF

＝＋180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0 （此时φA＋φ

F＝0˚）；且在f＝f0时有可能满足起振条件FA＞1，故可能产生正弦波振荡。 图（b）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φA＝－180˚），且图中三级移相电路为滞后网络，在信号频率为0到无穷大时相移为0˚～－270˚，因此存在使相移为－180˚ （φF＝－180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0（此时φA＋φF

＝－360˚）；且在f＝f0时有可能满足起振条件FA＞1，故可能产生正弦波振

荡。

8.6 电路如图P8.5所示，试问： （1）若去掉两个电路中的R2和C3，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？ （2）若在两个电路中再加一级RC电路，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？ 解：（1）不能。因为图（a）所示电路在信号频率为0到无穷大时相移为＋180°～0°，图（b）所示电路在信号频率为0到无穷大时相移为0°～－180°，在相移为±180°时反馈量为0，因而不可能产生正弦波振荡。 （2）可能。因为存在相移为±180°的频率，满足正弦波振荡的相位条件，且电路有可能满足幅值条件，因此可能产生正弦波振荡。

8.7 电路如图P8.7所示，试求解： 第八章题解－9

（1）RW的下限值； （2）振荡频率的调节范围。

图P8.7 解：（1）根据起振条件 22'W'Wf＞，＞RRRRkΩ。

故RW的下限值为2kΩ。 （2）振荡频率的最大值和最小值分 别为

Hz145)(π 21kHz6.1π 2121min01max0CRRfCRf

8.8 电路如图P8.8所示， 稳压管 第八章题解－10

DZ起稳幅作用，其稳定电压±UZ＝±6V。试估算： （1）输出电压不失真情况下的有效值； （2）振荡频率。 解：（1）输出电压不失真情况下的峰值是稳压管的稳定电压，故其有效值

V36.62 5.1ZoUU （2）电路的振荡频率 图P8.8 Hz95.9π210RCf

8.9 电路如图P8.9所示。 （1）为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“＋”和“－”；并说明电路是哪种正弦波振荡电路。 （2）若R1短路，则电路将产生什么现象？ （3）若R1断路，则电路将产生什么现象？ （4）若RF短路，则电路将产生什么现象？ （5）若RF断路，则电路将产生 图P8.9 什么现象？ 解：（1）上“－”下“＋” （2）输出严重失真，几乎为方波。 （3）输出为零。 （4）输出为零。 （5）输出严重失真，几乎为方波。

8.10 图P8.10所示电路为正交正弦波振荡电路，它可产生频率相同的正 第八章题解－11

弦信号和余弦信号。已知稳压管的稳定电压±UZ＝±6V，R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R，C1＝C2＝C。

图P8.10 （1）试分析电路为什么能够满足产生正弦波振荡的条件； （2）求出电路的振荡频率； （3）画出o1U和o2U的波形图，要求表示出它们的相位关系，并分别求出它们的峰值。 解：（1）在特定频率下， 由A2组成的积分运算电路的输出电压o2U超前输入电压o1U90o，而由A1组成的电路的输出电压o1U滞后输入电压o2U90o，因而o1U和o2U互为依存条件，即存在f0满足相位条件。在参数选择合适时也满足幅值条件，故电路在两个集成运放的输出同时产生正弦和余弦信号。 （2）解方程组：





251oo211P31o1P41o1P1o2111N1P j jCRUUCURUUR

UU

URRRUU





可得正实根，求出RCfπ210。 （3）输出电压u2最大值UO2max＝UZ＝6V 对方程组中的第三式取模，并将RCf2π 2π200代入可得

o2o12UU，故V5.82maxo2max1oUU。

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脉冲信号的产生与转换

脉冲信号的产生与转换

数字电子技术基础
202X
第六章 脉冲信号的产生与转换
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清新立春时节
第一节 预备知识
微分电路和积分电路 RC电路在脉冲信号产生与转换电路中有着广泛的应用。 微分电路 微分电路是一种能够将输入的矩形脉冲变换为正负尖脉冲的波形变换电路。微分电路的形式就是一个RC串联电路，且要求电路的充放电时间常数τ=RC 远小于输入矩形正脉冲的宽度tw。
当VDD为+5V时，振荡频率计算公式可用下式估算：
03
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
利用施密特触发器也可以构成多谐振荡器。
02
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(二) 多谐振荡器
01
多谐振荡器 b）可控多谐振荡器 c）占空比和频率可调的多谐振荡器
4. 恢复过程 暂稳态结束后，电容C上已充有一定的电压，因此，电路返回稳态后需经C的放电过程，电容上的电压才能恢复到稳态时的数值，这一过程即为恢复过程。恢复过程所需时间tre 的大小与放电时间常数RC 的大小有关。恢复过程结束后，才允许输入下一个触发脉冲。
主要参数 输出脉冲宽度 设VDD=5V、VTH=2.5V，估算公式得到 tW ≈0.7RC R、C的单位分别为MΩ和μF，tw的单位为秒。 恢复实间tre tre =(3～5)RC 最高重复触发频率fmax fmax =1/（tw+tre）
数字电子技术基础习题
第三节 多谐振荡器
多谐振荡器没有稳定的状态，又称无稳态电路，它不需外加触发信号便能产生一系列矩形脉冲，在数字系统中常用作矩形脉冲源，作为时序电路的时钟信号。所谓的多谐，是指电路所产生的矩形脉冲中含有许多高次谐波的意思。
模拟电子方波—正弦波—三角波转换全解

模拟电子方波—正弦波—三角波转换全解

第1章绪论1.1简介在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。

信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。

可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。

波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。

传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。

随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。

与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。

在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。

当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。

当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。

并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。

脉冲波形产生与变换电路(课件)

脉冲波形产生与变换电路(课件)

矩形脉冲波(简称矩形波)是数字系统中最 常用的工作波形。
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矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
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主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
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6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
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随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
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②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
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图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
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图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发
《电力电子技术》(第六七八章)习题答案

《电力电子技术》(第六七八章)习题答案

第6章 PWM 控制技术1．试说明PWM 控制的基本原理。

答：PWM 控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。

即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。

效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。

上述原理称为面积等效原理以正弦PWM 控制为例。

把正弦半波分成N 等份，就可把其看成是N 个彼此相连的脉冲列所组成的波形。

这些脉冲宽度相等，都等于π/N ，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。

如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM 波形。

各PWM 脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。

根据面积等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。

对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。

可见，所得到的PWM 波形和期望得到的正弦波等效。

2．设图6-3中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。

解：将各脉冲的宽度用i（i =1, 2, 3, 4, 5）表示，根据面积等效原理可得1=m5m 2d sin U t t U ⎰πωω=502cos πωt - =0.09549(rad)=0.3040(ms)2=m525m 2d sin U t t U ωϖππ⎰=5252cos ππωt -=0.2500(rad)=0.7958(ms)3=m5352m 2d sin U t t U ωϖππ⎰=53522cos ππωt -=0.3090(rad)=0.9836(ms)4=m5453m 2d sin U t t U ωϖππ⎰=2=0.2500(rad)=0.7958(ms)5=m54m2d sin U tt Uωϖππ⎰=1=0.0955(rad)=0.3040(ms)3. 单极性和双极性PWM 调制有什么区别？三相桥式PWM 型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM 波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM 波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM 控制方式。