从反相端输入的滞环比较器电路如图31a所示，滞环比较器中引入了正反馈。

集成运放输出端的限幅电路可以看出vo=?vz，集成运放反相输入端电位vN=vi，同相端的电位为

vP?? 令 vN?vP，则有阈值电压

vT??...R1vz

R1?R2R1vz

R1?R2vo.viNR2R1Rvo+vzDz+_vz-vTO-vza).+vTvi..b).图31 滞环比较器

该电路的传输特性见图31b。

...viNR2R1Rvovo.+vzDz+_vz-vT1O-vz+vT2vi..vRa).b).图32 具有参考电压的滞环比较器

当输入电压vi小于－vT，则vN一定小于vP，所以vo=+vz，vP=+vT。

当输入电压vi增加并达到+vT后，在稍稍增加一点时，输出电压就会从+vz向－vz跃变。 当输入电压vi大于+vT，则vN一定大于vP，所以vo=－vz，vP=－vT。

当输入电压vi减小并达到－vT后，在稍稍减小一点时，输出电压就会从－vz向+vz跃变。 若将电阻R1的接地端接参考电压vR，见图6-32a。 由图可得同相端电压

R2R1vP?vR?vz

R1?R2R1?R2令vN?vP，求出的vi就是阈值电压，因此得出

vT1?162

R2R1vR?vz R1?R2R1?R2vT2?R2R1vR?vz

R1?R2R1?R2该电路的传输特性见图32b。

目前有很多种集成比较器芯片，例如，AD790、LM119、LM193、MC1414、MAX900等，虽然它们比集成运放的开环增益低，失调电压大，共模抑制比小，但是它们速度快，传输延迟时间短，而且一般不需要外加电路就可以直接驱动TTL、CMOS等集成电路，并可以直接驱动继电器等功率器件。

6.5.2方波发生器

.R.RNvR2..vCNvR2vovCR0vo.CR1R2.CR1R2Dz+_vza)b)..

图33 方波发生器

方波发生器是能够直接产生方波信号的非正弦波发生器，由于方波中包含有极丰富的谐波，因此，方波发生器又称为多谐振荡器。由迟滞比较器和RC积分电路组成的方波发生器如图6-33a所示。其中，图6-33b为双向限幅的方波发生器。图中，运放和R1、R2构成迟滞比较器，双向稳压管用来限制输出电压的幅度，稳压值为vz。比较器的输出由电容上的电压

2vR2?RRvo。vc和vo在电阻R2上的分压vR2决定，当vc>vR2时，vo=－vz，vc

?R12方波发生器的工作原理如图34所示。

.R.R.vCN.R0vo..vCNR0voCR1Dz+_vzCR1Dz+_vzR2R2a).b).图34 方波发生器工作原理图

假定接通电源瞬时，vo=+vz，vc=0，那么有

2vR2?RRvz，电容沿图6-34a所示方向充电，vc

1?R2R2上升。当vc=vz?k1时，vo变为-vz，

R1?R22vR2??RRvz，充电过程结束；接着，由于vo由

1?R2+vz变为-vz，电容开始放电，放电方向如图6-34b所示，

R2同时vc下降。当下降到vc=－vo由－vz?k2时，

R1?R2vz变为+vz，重复上述过程。工作过程波形图见图35。

综上所述，这个方波发生器电路是利用正反馈，使运算放大器的输出在两种状态之间反复翻转，RC电路是它的定时元件，决定着方波在正负半周的时间T1和T2，由于该电路充放电时常数相等，即

?2R2?T1=T2=RCln??1?R??

1??方波的周期为

vo+vz..t-vzvo.+vzk1tk2-vz.图 35 方波发生器工作波形图 ?2R2?T=T1+T2=2RCln??1?R??

1??

6.6 正弦波发生器

正弦波振荡器又称自激振荡器，多数的正弦振荡器都是建立在放大反馈的基础上的，因

此又称为反馈振荡器，其框图如图36所示。要想产生等幅持续的振荡信号，振荡器必须满足保证从无到有地建立起振荡的起振条件，以及保证进入平衡状态、输出等幅信号的平衡条件。下面分别讨论这两个条件。

6.6.1 正弦振荡的一般问题

1. 起振条件

振荡信号总是从无到有地建立起来的，接通电源的瞬时，电路的各部分存在各种扰动，这种扰动可能是刚接通电源瞬间引起的电流的突变，也可能是管子和回路的内部噪声。这些扰动中包含有很丰富的频率分量。如果电路具有选频作用，它对某一频率?分量满足AF>1，经过放大、反馈的反复作用，使电压振幅不断加大，从而使振荡器能够从无到有地建立起振

?F?>1，用幅度和相位分别表示为 荡。因此，振荡器的起振条件为A?F?>1 A?A??F??2n?　　(n＝0,1,2?)

上面两式分别称为幅度起振条件和相位起振条件。满足起振条件后，要想产生等幅持续

的正弦波，还必须满足平衡条件，否则，振荡信号将无休止地增长。 2. 平衡条件

164

?V?F?0?A?i?A?V?0，所以产生等幅稳定信号的平衡条件为A?F??1，用幅进入平衡状态时，V度和相位分别表示为

?F?=1 A?A??F??2n?　　(n＝0,1,2?)

上式分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。

.

.Vi.A.Vo..AF集成运放1..Vf.F.反馈网络.O.Vi 图36 振荡器框图 图37 输入电压幅值与增益之间的关系

从上面的分析过程可以看出，起振和平衡的相位条件均为?A??F??2n?，从反馈的极性来说，反馈网络必须为正反馈。同时，由起振条件可知，反馈网络中必须包含有选频网络。

?F?必须具有图6-37所示的特性，而且，从振幅的起振和平衡条件可以看出，A这样，起振时，

?F?F?i的增大而下降，V?i的增长速度逐渐变慢，直到?>1，V?随V?i迅速增长，以后，由于AA?F?=1，V?i停止增长，振荡器进入平衡状态，并在相应的平衡振幅上维持等幅振荡。为了获A?F?随V?i变化的曲线，振荡环路中必须具有能稳幅的非线性环节。在实际中，得图37所示的A除少数类型外，多数的振荡器都是由放大网络来完成稳幅功能的。 3. 振荡器的组成和分析方法

综上所述，正弦波振荡器由放大网络和反馈网络组成，反馈网络中必须包含有选频网络，并形成正反馈；放大网络必须包含具有稳辐作用的非线性环节。常用的反馈网络有：LC谐振回路、RC移相选频网络、石英晶体谐振器。放大网络可由晶体管、场效应管、差动放大电路、线性集成电路来担任。

根据选频网络的不同，正弦波振荡器分为RC振荡器、LC振荡器和石英晶体振荡器。

实际分析振荡器时，由于电路为非线性系统，通常采用近似分析法。首先检查电路是否具有必须的组成部分，反馈网络是否为正反馈，即是否满足相位平衡条件；然后，求振荡频

?i很小，放大管工作于伏安特性的线性区，可用微变等效电路率和起振条件。振荡开始时，V表示，由此写出环路增益AF的表达式，令?A??F??2n?即可得到振荡频率?0；在?=?0时，

?F?>1，可得到起振条件。 令ACR4. 串并联选频网络

++串并联选频网络的电路结构如图38所示。

..VoVi其传输函数为 RC__1R//?2Vj?RCj?CH?j??????图38 串并联选频网络

V1R?1?R//1?j?RC?2?1?3j?RCj?Cj?C

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