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求助大牛。。。关于三角波发生器原理分析

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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

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沙发
maychang| | 2015-4-23 18:25 | 只看该作者
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。

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陶院新锐|  楼主 | 2015-4-23 19:05 | 只看该作者
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?

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戈卫东| | 2015-4-23 19:25 | 只看该作者
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。

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maychang| | 2015-4-23 19:45 | 只看该作者
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。

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6
戈卫东| | 2015-4-23 19:54 | 只看该作者
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。

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7
陶院新锐|  楼主 | 2015-4-23 21:35 | 只看该作者
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??)

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8
戈卫东| | 2015-4-23 21:39 | 只看该作者
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。。。。

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戈卫东| | 2015-4-23 21:58 | 只看该作者
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。

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戈卫东| | 2015-4-23 22:01 | 只看该作者
R3 R4的值,要保证U2的输出足以推动U1的状态切换

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xukun977| | 2015-4-24 08:49 | 只看该作者
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。

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joelxue_123| | 2015-4-24 09:18 | 只看该作者
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。

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13
陶院新锐|  楼主 | 2015-4-24 10:26 | 只看该作者
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

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戈卫东| | 2015-4-24 10:31 | 只看该作者
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。。。。

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15
liuxing4585| | 2015-4-24 10:32 | 只看该作者
学习一下啊,长知识了

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16
戈卫东| | 2015-4-24 10:33 | 只看该作者
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。。。。

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陶院新锐|  楼主 | 2015-4-24 11:55 | 只看该作者
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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