模拟电路分析 第八章 波形的发生和信号的转换.ppt

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1、第八章 波形的发生和信号的转换第八章 波形的发生和信号的转换8.1 8.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路（重点）（重点）8.2 8.2 电压比较器电压比较器（自学）（自学）8.3 8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路（自学）（自学）8.4 8.4 信号的转换信号的转换（自学）（自学）8.18.1 正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成一、正弦波振荡的条件和电路的组成（重点）（重点）二、二、RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路三、三、LC正弦波正弦波振荡振荡电路电路（重点）（重点）四、石英晶体正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成一、正弦波振荡的条件和电

2、路的组成1.1.正弦波振荡的条件正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。与负反馈放大电路振荡的不同之处：在正弦波振荡电路与负反馈放大电路振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。中引入的是正反馈，且振荡频率可控。在电扰动下，对于某一特定频率在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：的信号形成正反馈：由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。1.1.正弦波振荡的条件正弦波振荡的条件 一旦产生

3、稳定的振荡，则一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即电路的输出量自维持，即幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件起振条件：起振条件：要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在，且在合闸通电时对于合闸通电时对于f=f0信号有从小到大直至稳幅的过程，信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。即满足起振条件。2.2.起振与稳幅起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。很多种频率很多种频率频率逐渐变频率逐渐变为单一为单

4、一振幅越来越大振幅越来越大趋于稳幅趋于稳幅2.起振与稳幅电路如何从起振到稳幅？电路如何从起振到稳幅？稳定的稳定的振幅振幅非线性环节非线性环节的必要性！的必要性！3.3.基本组成部分基本组成部分1)放大电路：放大作用放大电路：放大作用2)正反馈网络：满足相位条件正反馈网络：满足相位条件3)选频网络：确定选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡保证电路产生正弦波振荡4)非线性环节（稳幅环节）：稳幅非线性环节（稳幅环节）：稳幅1)是否存在主要组成部分；是否存在主要组成部分；2)放大电路能否正常工作，即是否有合适的放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否点，信号是否可能正常传递，没有被短路

5、或断路可能正常传递，没有被短路或断路；3)是否满足相位条件，即是否存在是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡，是否可能振荡；4)是否满足幅值条件，即是否一定振荡。是否满足幅值条件，即是否一定振荡。常合二为一常合二为一4 4、分析方法、分析方法相位条件的判断方法：相位条件的判断方法：瞬时极性法瞬时极性法 断开反馈，在断开处给放大电路加断开反馈，在断开处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui，且规且规定其极性，然后根据定其极性，然后根据 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf的极性的极性若若Uf与与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路

6、不可能产生自激振荡。可能产生自激振荡。在多数正弦波振荡电路在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和中，输出量、净输入量和反馈量均为电压量。反馈量均为电压量。极性？极性？5.5.分类分类常用选频网络所用元件分类。常用选频网络所用元件分类。1)RC正弦波振荡电路：正弦波振荡电路：1兆赫兆赫以下以下2)LC正弦波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百千赫千赫几百几百兆赫兆赫3)石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定二、RC 正弦波振荡电路1.RC串并联选频网络低频段低频段高频段高频段 在频率从在频率从0中必有一个频率中必有一个频率f0，F0。2 2.RC 桥式正弦波振

7、荡电路（文氏电桥振荡器）用同相比例运算电路作放大电路。用同相比例运算电路作放大电路。因同相比例运算电路有非常好的因同相比例运算电路有非常好的线性度，故线性度，故 R 或或 Rf 用热敏电阻，或用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。加二极管作为非线性环节。文氏电桥振荡文氏电桥振荡器的特点？器的特点？以以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，两个网络构成桥路，一对顶点作为输出电压串联负反馈，两个网络构成桥路，一对顶点作为输出电压，一对顶点作为放大电路的净输入电压，就构成文氏电压，一对顶点作为放大电路的净输入电压，就构成文氏电桥振荡器。

8、桥振荡器。三、三、LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1 1.LC并联并联网络的选频特性网络的选频特性 理想理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻抗无穷大。阻抗无穷大。谐振频率为谐振频率为在损耗较小时，品质因数及谐振频率在损耗较小时，品质因数及谐振频率损耗损耗 构成正弦波构成正弦波振荡电路最简振荡电路最简单的做法是通单的做法是通过变压器引入过变压器引入反馈。反馈。附加相移附加相移LC选频放大电路选频放大电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 当当 f=f0时，电时，电压放大倍数的数压放大倍数的数值最大，且附加值最大，且附加相移为相移为0。共射电路共射电路A=-2.变压器反

9、馈式电路特点：特点：易振，波形较好；耦合不紧密，易振，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。损耗大，频率稳定性不高。分析电路是否可能产生正弦分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤：波振荡的步骤：1)是否存在四个组成部分是否存在四个组成部分2)放大电路是否能正常工作放大电路是否能正常工作3)是否满足相位条件是否满足相位条件4)是否可能满足幅值条件是否可能满足幅值条件3.电感反馈式电路特点：耦合紧密，易振，振幅特点：耦合紧密，易振，振幅大，大，C 用可调电容可获得较宽用可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差，范围的振荡频率。波形较差，常含有高次谐波。常含有高次谐波。由于电感对高频信号呈现

10、较大的电抗，故波形中含高由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。4.电容反馈式（电容三点式）电路 若要振荡频率高，则若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当的取值就要小。当电容电容减减小到一定程度小到一定程度时时，晶体管的极间电容将并联在，晶体管的极间电容将并联在C1和和C2上，影上，影响振荡频率。响振荡频率。特点：特点：波形好，噪声特性也不错波形好，噪声特性也不错;是分立元件是分立元件LC振荡器振荡器最为常用的电路最为常用的电路(包括其改进型包括其改进型)。与放大电路参数无关与放大电路参数无

11、关四、石英晶体正弦波振荡电路SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。结晶体按一定方向切割的晶片。压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。容性容性感性感性阻性阻性 一般一般LC选频网络的选频网络的Q为几十为几十几百，石英晶体的几百，石英晶体的Q可达可达104106；前者的相对频差；前者的相对频差f/f为为105，后者可达，后者可达10101011。1.石英晶体的特点2.电路 石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？是哪种典型的正弦波振荡是哪种典型的正弦波振荡电路？电路？石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？两级放大电路分别为哪种两级放大电路分别为哪种基本接法？基本接法？C1的作用？的作用？（1）并联型电路）并联型电路（2）串联型电路）串联型电路