模拟电子技术基础第26讲非正弦波信号发生器.ppt

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1、9.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 三点式三点式LC振荡电路振荡电路 石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路 LCLC振荡电路主要用来产生高频正弦信振荡电路主要用来产生高频正弦信号，一般在号，一般在1MHz1MHz以上。它与以上。它与RCRC振荡电路的不振荡电路的不同之处是它由电感和电容组成，所以命名为同之处是它由电感和电容组成，所以命名为LCLC正弦波振荡电路。正弦波振荡电路。1.1.等效阻抗等效阻抗 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性一般有一般有则则电路发生电路发生谐振谐振。为谐振频率为谐

2、振频率谐振时阻抗最大且为纯阻性谐振时阻抗最大且为纯阻性其中其中为为品质因数，品质因数，同时有同时有即即用来评价回路损用来评价回路损耗大小的指标耗大小的指标2.频率响应频率响应 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性1 由相频特性可知，当由相频特性可知，当0 0时，时，由于由于L1/CLVV-时，时，V Vo o为正向输出饱和电压为正向输出饱和电压V VOHOH 当当V V+V0 时，时，vOmax=VOH=+VCCvI UR时，时，输出应为负饱和值，稳压管的导通输出应为负饱和值，稳压管的导通,输出电输出电压的幅度被限定在压的幅度被限定在Uo=-UDUoRoDz当当UiUR时，输出为正饱和

3、值，由于稳压管的稳压作用，时，输出为正饱和值，由于稳压管的稳压作用，Uo=UzUDURUoUiUz输出电压被限定在输出电压被限定在（UZ+UD)9.4.1 比较器比较器（2 2）门限电压不为零的比较器）门限电压不为零的比较器二、二、单门限电压比较器单门限电压比较器9.4.1 比较器比较器二、二、单门限电压比较器单门限电压比较器应用过零比较器过零比较器微分电路微分电路单向导电性单向导电性9.4.1 比较器比较器 由于在由于在ui=Vth=VREF附近出现干扰，附近出现干扰，uO将时而为将时而为VOH，时而为时而为VOL，导致比较器输出不稳定。如果用这个输出电压，导致比较器输出不稳定。如果用这个输

4、出电压uO去控制电机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允去控制电机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允许的。许的。二、二、单门限电压比较器单门限电压比较器存在的问题-+R1ViR2VRVoRf引入正反馈加速引入正反馈加速输出电压变化输出电压变化VoViVOHVOLVT-VT+当当ViVp时，输出将由高电平时，输出将由高电平VOH跳变到低电平跳变到低电平VOL；三、三、迟滞电压比较器迟滞电压比较器电路电路1 1当当ViVp时，输出将由高电平时，输出将由高电平VOL跳变到低电平跳变到低电平VOH；Vp即为门限电压即为门限电压Vth，也称阈值电压，也称阈值电压-+R1ViR2VRVoRf引入正反

5、馈加速引入正反馈加速输出电压变化输出电压变化 VoViVOHVOLVT-VT+1.当输出当输出Vo为高电平为高电平VOH时，同相端受到时，同相端受到VOH和和VR同时作用同时作用 当当ViVT+时，输出将由高电平时，输出将由高电平VOH跳变到低电平跳变到低电平VOL。VT+称为上门限电压，也称正向阈值电压称为上门限电压，也称正向阈值电压三、三、迟滞电压比较器迟滞电压比较器电路电路1 1-+R1ViR2VRVoRf VoViVOHVOLV2V1三、三、迟滞电压比较器迟滞电压比较器2.当输出当输出Vo为低电平为低电平VOL时，同相端受到时，同相端受到VOL和和VR同时作用同时作用 当当ViVT-时

6、，输出将由低电平时，输出将由低电平VOL跳变到高电平跳变到高电平VOH。VT-称为下门限电压，也称负向阈值电压称为下门限电压，也称负向阈值电压迟滞比较器迟滞比较器上门限电压：上门限电压：下门限电压：下门限电压：门限宽度：门限宽度：(回差电压回差电压)-+R1ViR2VRVoRfVoViVOHVOLVT-VT+1.改变基准电压改变基准电压VR可改变上、下门限电压可改变上、下门限电压VT-、VT+，但不影响门限宽度但不影响门限宽度 V。2.改变正反馈系数改变正反馈系数R2/(R2+Rf),将影响将影响 V和和 VT-、VT+。3.运放的正负饱和电压运放的正负饱和电压VOH、VOL，可通过加限幅电路

7、限制其值，可通过加限幅电路限制其值电路电路1 1电路电路2 2电路电路3 3电路电路3 3迟滞比较器迟滞比较器稳压管和电阻稳压管和电阻R4R4构成稳幅电构成稳幅电路，使输出电压为路，使输出电压为10V10V。R1R1、R2R2构成正反馈电路构成正反馈电路,使使 阈值电压阈值电压 9.4.2 方波产生电路方波产生电路为积分电路为积分电路 输出电压经积输出电压经积分后产生一个变化分后产生一个变化的电压替代迟滞比的电压替代迟滞比较器的输入信号。较器的输入信号。方波发生器又方波发生器又称多谐振荡器。称多谐振荡器。vC9.4.2 方波产生电路方波产生电路假定电路的初始状态假定电路的初始状态 VC-+,V

8、C0反向充电反向充电正向正向充电充电反向充电反向充电反向反向充电充电VCVCVC+-1、工作原理、工作原理9.4.2 方波产生电路方波产生电路VC+-反向充电反向充电电容充放电时电容充放电时 三要素法三要素法2、振荡周期、振荡周期9.4.3 矩形波产生电路矩形波产生电路正向充电正向充电反向充电反向充电频率范围：频率范围：10Hz10KHz占空比不为占空比不为50%的实用电路的实用电路忽略二极管的正向电阻忽略二极管的正向电阻RoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2 Vo2CR3A2WA1迟滞比较器迟滞比较器,VR=0,V01=(VZ+VD)，A2积分器积分器,上下限电压由上下限电压由Vi

9、1和和Vo1共同决定共同决定输入一周期变化的信号输出输入一周期变化的信号输出V01将是一方波将是一方波输入方波信号，输出是一个三角波信号输入方波信号，输出是一个三角波信号9.4.4 方波和三角波发生器方波和三角波发生器V0 tVom1Vom2Von2Von1T1T2T方波和三角波发生器方波和三角波发生器V01V02Vom1=VZ+VDVon1=-(VZ+VD)RoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2 Vo2CR3A2W A1同相端的电位同相端的电位Vi1V 稍大于零，比较器的输出将由低电稍大于零，比较器的输出将由低电平平Von1跳变到高电平跳变到高电平Vom1。上门限电压上门限电压=V

10、om2=0Vi1V 稍小于零，比较器的输出将由高电稍小于零，比较器的输出将由高电平平Vom1跳变到低电平跳变到低电平Von1。下门限电压下门限电压=Von2=0当当Vo1=Von1时，时，当当Vo1=Vom1时，时，方波和三角波发生器方波和三角波发生器门限宽度门限宽度周期周期T与频率与频率fRoDz+-R1 Vi1R4Vo1RfA1-+R2 Vo2CR3A2WR22R21D1D2设计思想：设计思想：将积分器的充放电回路分开，从而改变将积分器的充放电回路分开，从而改变T1和和T2。1.当当Vo1为正电压为正电压Vom1时，正电压时，正电压W D1给给C充电充电,积分积分时间常数时间常数 1R21

11、C.2.当当Vo1为负电压为负电压Von1时，负电压时，负电压W D2给给C放电放电,积分时积分时间常数间常数 2 R22C.9.4.5 脉冲和锯齿波发生器脉冲和锯齿波发生器小小 结结 1、在第在第7 7章曾经讨论过，从振荡条件考虑，当反馈深度章曾经讨论过，从振荡条件考虑，当反馈深度过深或环路增益过大时，负反馈放大电路趋向不稳定，即产过深或环路增益过大时，负反馈放大电路趋向不稳定，即产生自激振荡。本章则是在电路中生自激振荡。本章则是在电路中有意地构成正反馈有意地构成正反馈以满足相以满足相位平衡和振幅平衡条件，形成自激以产生正弦信号，二者的位平衡和振幅平衡条件，形成自激以产生正弦信号，二者的工作

12、过程，本质上是相同的。工作过程，本质上是相同的。2 2、按结构来分，、按结构来分，正弦波振荡电路正弦波振荡电路主要有主要有RCRC型型和和LCLC型型两大两大类，它们的基本组成包括：可进行正常工作的放大电路类，它们的基本组成包括：可进行正常工作的放大电路A A，能满足相位平衡条件的反馈网络能满足相位平衡条件的反馈网络F F，其中，其中A A或或F F兼有选频特性。兼有选频特性。一般从相位和幅度平衡条件来计算振荡频率和放大电路所需一般从相位和幅度平衡条件来计算振荡频率和放大电路所需的增益。而的增益。而石英晶体振荡器是石英晶体振荡器是LCLC振荡电路的一种特殊形式振荡电路的一种特殊形式。由于晶体的

13、等效谐振回路的由于晶体的等效谐振回路的Q Q值很高，因而振荡频率有很高值很高，因而振荡频率有很高的稳定性。的稳定性。小小 结结 3 3、本章介绍了本章介绍了单门限电压比较器单门限电压比较器和和迟滞比较器迟滞比较器,它们均它们均有同相输入和反相输入两种接法。单门限电压比较器中的运有同相输入和反相输入两种接法。单门限电压比较器中的运放通常工作在放通常工作在开环状态开环状态,只有一个门限电压；而迟滞比较器只有一个门限电压；而迟滞比较器中的运放通常工作在中的运放通常工作在正反馈状态正反馈状态，其正向过程，其正向过程(v vI I上升时上升时)和和负向过程负向过程(v vI I下降时下降时)的门限电压不

14、同，因而有上、下两个门的门限电压不同，因而有上、下两个门限电压值。限电压值。估算门限电压应抓住输入电压估算门限电压应抓住输入电压v vI I使输出电压使输出电压v vO O发发生跳变的临界条件：运放的两输入端近似相等，即生跳变的临界条件：运放的两输入端近似相等，即v v+=v v-。4 4、非正弦波信号产生电路中没有选频网络，同时器件在、非正弦波信号产生电路中没有选频网络，同时器件在大信号状态下工作，它属于一种弛张振荡电路。本章讨论了大信号状态下工作，它属于一种弛张振荡电路。本章讨论了方波方波、矩形波矩形波、锯齿波锯齿波和和三角波三角波产生电路。它们通常由比较产生电路。它们通常由比较器、反馈网

15、络和积分电路等组成。器、反馈网络和积分电路等组成。判断电路能否振荡的方法判断电路能否振荡的方法是，设比较器的输出为高电平是，设比较器的输出为高电平(或低电平或低电平)，经反馈、积分等，经反馈、积分等环节，能使比较器输出从一种状态跳变到另一种状态，则电环节，能使比较器输出从一种状态跳变到另一种状态，则电路能振荡。路能振荡。锯齿波与三角波产生电路的差别是，前者积分电锯齿波与三角波产生电路的差别是，前者积分电路的正向和反向充放电时间常数不相等，而后者是一致的。路的正向和反向充放电时间常数不相等，而后者是一致的。重点难点重点难点重点重点：(1)(1)产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。(2)RC(2)RC正弦振荡电路的组成及起振、稳幅条件。正弦振荡电路的组成及起振、稳幅条件。(3)RC(3)RC正弦振荡电路振荡频率的计算。正弦振荡电路振荡频率的计算。(4)(4)单门限电压比较器，迟滞比较器工作原理及应用单门限电压比较器，迟滞比较器工作原理及应用 难点难点：产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。作业作业、