求助大牛。。。关于三角波发生器原理分析

只看该作者 · 2015-4-23 18:00

下面是一个由两个运放组成的三角波发生器，前一个运放是方波发生器，后一个运放是积分电路，
我是这样分析的
1、U1的+端一开始是零电位，那么正负压差为0，运放U1不是没有输出吗，怎么驱动后面的电路呢？？？
请从我的这个角度帮我分析一下，谢谢各位了:P

图1：三角波发生电路

图2：波形，绿色是前级输出，紫色是后级输出

3万 · 2015-4-23 18:25

电路中总会存在各种扰动，包括热噪声，所以运放U1输出绝不是零，同样运放U2输出也绝不是零。

只看该作者 · 2015-4-23 19:05

maychang 发表于 2015-4-23 18:25
电路中总会存在各种扰动，包括热噪声，所以运放U1输出绝不是零，同样运放U2输出也绝不是零。 ...

那么这个电路是如何开始启动的呢？

1万 · 2015-4-23 19:25

U1是施密特触发器，它会有一个初始状态，输出=正电源或=负电源——这个无所谓。
电源电压是多少我们先不管。
我们假定它输出等于正电源，它的输出经过R1,D1,D2被限幅，R2,C1,U2对限幅后的电压进行积分。
电容的初始状态一般地是电压=0，那么U2的输出也是0，U1的状态可以保持；
当电容C1的电压积分到超过D1/D2的限幅值时，U1的状态翻转，积分器输入极性也翻转，开始反向积分，直到反向电压超过D1/D2的限幅值，完成了一个周期。
U2的电压是积分输出所以是三角波。

3万 · 2015-4-23 19:45

陶院新锐发表于 2015-4-23 19:05
那么这个电路是如何开始启动的呢？

该电路无论何种不对称都可以使该电路开始振荡。
你的正负5V电源，如果是用双路机械开关控制，那么两路机械开关不可能同时动作，由于机械制造的误差，总是有先有后。这就造成正负电源不是同时加到电路上，在极短时间内是不对称的。
即使是用单路开关控制交流，交流整流成直流再经滤波稳压供电给该振荡电路，由于滤波电容不可能完全对称(元件总有误差)，正负电源从零开始上升的速度就不会相等，这也是不对称。
即使你能够做到消除这些不对称，运放也总有失调，这也是一种不对称，会使该振荡电路开始振荡，也就是你所说的“启动”。
就算你能够消除所有这些原因，电路中也总存在热噪声，而热噪声是随机信号，会使电路失去对称性，造成该电路开始振荡。

1万 · 2015-4-23 19:54

其实U1的施密特触发器接法能够保证很快得到它的一个稳定状态——噪音，失调电压这些在实际电路中是必然存在的。

只看该作者 · 2015-4-23 21:35

戈卫东发表于 2015-4-23 19:25
U1是施密特触发器，它会有一个初始状态，输出=正电源或=负电源——这个无所谓。
电源电压是多少我们先不管 ...

还有一点搞不懂，为什么电容C1的电压超过D1/D2限幅值时，U1状态会反转呢？
（我先假定U1输出为+5V，限幅值为+7V，电容C1上的电压不是由U1输出的+5V进行充电吗（又可称为积分），应该最多充电到+5V呀，反向一下U2也是输出-5V，U1怎么会反转呢？？）

1万 · 2015-4-23 21:39

陶院新锐发表于 2015-4-23 21:35
还有一点搞不懂，为什么电容C1的电压超过D1/D2限幅值时，U1状态会反转呢？
（我先假定U1输出为+5V，限幅 ...

你怎么可以这样假定呢。。。。。。限幅电压值一定要小于它的输出才可以啊。。。。

1万 · 2015-4-23 21:58

本帖最后由戈卫东于 2015-4-23 22:00 编辑

对C1的充电，是U1的输出，经过了R1，再被D1/D2限幅，再经过R2充电——反正我看你给出的电路该是这样。

我们假定D1/D2给出的是正负1V的限幅；
我们再假定U1现在输出正电压；
我们再假定现在C1两端电压差=0；
（1） U1的输出经过了R1，被限幅成+1V；于是R2的左端是+1V，右端是0V（因为运放的正负输入之间电压相等），电容C1充电电流是1V/R2=0.1mA；
100uS之后，C1的右端，也就是U2的输出，到达-1V，因为你给出的R3和R4都是10K，这时U1的两个输入电压相等，输出从正电压向下摆动，导致U1的“+”输入也向下摆动变成负电压，于是U1输出负电压；
（2） U1的输出经过了R1，被限幅成-1V；于是R2的左端是-1V，右端是0V（因为运放的正负输入之间电压相等），电容C1充电电流是-1V/R2=-0.1mA；
200uS之后，C1的右端，也就是U2的输出，到达+1V，因为你给出的R3和R4都是10K，这时U1的两个输入电压相等，输出从负电压向上摆动，导致U1的“+”输入也向上摆动变成正电压，于是U1输出正电压；
（3） U1的输出经过了R1，被限幅成+1V；于是R2的左端是+1V，右端是0V（因为运放的正负输入之间电压相等），电容C1充电电流是1V/R2=0.1mA；
200uS之后，C1的右端，也就是U2的输出，到达-1V，因为你给出的R3和R4都是10K，这时U1的两个输入电压相等，输出从正电压向下摆动，导致U1的“+”输入也向下摆动变成负电压，于是U1输出负电压；
------------------
（2）（3）循环，U2输出三角波。

1万 · 2015-4-23 22:01

R3 R4的值，要保证U2的输出足以推动U1的状态切换

2万 · 2015-4-24 08:49

这个以后再追究吧，即便电源严格对称，噪声严格为零，照样能启动。

只看该作者 · 2015-4-24 09:18

maychang 发表于 2015-4-23 19:45
该电路无论何种不对称都可以使该电路开始振荡。
你的正负5V电源，如果是用双路机械开关控制，那么两路机 ...

嗯，有道理。

只看该作者 · 2015-4-24 10:26

戈卫东发表于 2015-4-23 21:58
对C1的充电，是U1的输出，经过了R1，再被D1/D2限幅，再经过R2充电——反正我看你给出的电路该是这样。

我 ...

你解释的很清楚了，但是（1）中，为什么U2到达-1V时，U1输出会变成负电压呢？？？和R3和R4有何关系呢
此时U1通过R3反馈到U1+的电压不是+1V吗，谢谢

1万 · 2015-4-24 10:31

陶院新锐发表于 2015-4-24 10:26
你解释的很清楚了，但是（1）中，为什么U2到达-1V时，U1输出会变成负电压呢？？？和R3和R4有何关系呢
此 ...

U2输出达到-1V时，U1的两个输入已经相等，U1的输入要向下摆动——>它的“+”输入也跟着向下摆动成了负电压于是输出也给出负电压。。。。

只看该作者 · 2015-4-24 10:32

学习一下啊，长知识了

1万 · 2015-4-24 10:33

陶院新锐发表于 2015-4-24 10:26
你解释的很清楚了，但是（1）中，为什么U2到达-1V时，U1输出会变成负电压呢？？？和R3和R4有何关系呢
此 ...

你要把R4也算进去，此时R4另一端接U2的输出，是-1V，它和R3的中间，也就是U1的“+”输入，是0V--->U1已经不能保持输出正电压。。。。

只看该作者 · 2015-4-24 11:55

戈卫东发表于 2015-4-24 10:33
你要把R4也算进去，此时R4另一端接U2的输出，是-1V，它和R3的中间，也就是U1的“+”输入，是0V--->U1已经 ...

理解了，谢谢啦

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