波形的产生与变换电路.pptx

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1、1.1.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FiX+dXoXfX8.1 8.1 正弦波振荡电路+一、一、概述概述第1页/共57页如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FdXoXfX反馈信号代替了放大电路的输入信号。基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FiX+dXoXfX第2页/共57页基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FdXoXfXFA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：（1）振幅条件：（2）相位条件：pjjnFA2=

2、+n是整数因为：.第3页/共57页起振条件和稳幅原理振荡建立与稳定过程图起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1 1、被动：器件非线性2 2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益稳幅：第4页/共57页 1.1.放大电路 2.2.正弦波振荡器的一般组成2.2.正反馈网络3.3.选频网络只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。4.4.稳幅电路选频网络组成：R、C和L、C正弦波振荡器命名RCLC低频高频（石英晶体）第5页/共57页3 3、RCRC振荡电路1.RC 1.RC 串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性R1C1R2C2OUfUR1C1 串联阻抗：串联

3、阻抗：R2C2 并联阻抗：并联阻抗：第6页/共57页选频特性：)1()1(112211221CRCRjCCRRUUOfww-+=R1C1R2C2OUfU时，相移为0 0。1221w1CRCR=w当22第7页/共57页如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：选频特性w=wo时第8页/共57页RC串并联网络的频率特性曲线第9页/共57页RC桥式振荡器的工作原理：在 f0 处满足相位条件：因为：AF=11f2RR=A=3uo同相放大器文氏桥选频电路输出正弦波频率：输出正弦波频率：振幅条件：uo_+RfRCRCR1_+A=3第10页/共57页例题:R=1kR=1k，C=0.1C=0.1 F F，R

4、R1 1=10k=10k。R Rf f为多大时才能起振？振荡频率f f0 0=？AF=1，A=3=2 10=20k k=1592 Hz起振条件：1f2RR=uo_+RfRCRCR1_+第11页/共57页能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻半导体热敏电阻(负温度系数）负温度系数）起振时R RT T2R2R1 1,使A3,A3,易起振。当u uo o幅度自激增长达某一值时，R RT T=2R=2R1 1，A=3A=3。当u uo o进一步增大时，R RT T2R2R1 1,使A3AR1AF 1可调A 2RF1+RF2 Rf_+Rf1uoR1CCRfD1D1Rf2R28R27R26R25R24R23R

5、22R21R2_+第15页/共57页1.LC1.LC并联谐振回路的选频特性CLRuiLici(阻性阻性)LC并联谐振特点：特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。用于选频电路。R为电感线圈中的电阻为电感线圈中的电阻 三、三、LCLC正弦波振荡器正弦波振荡器第16页/共57页 Q Q为谐振回路的品质因数，Q Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。图中Q Q1 1Q Q2 2。并联谐振阻抗为Z Z0 0谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。LC并联谐振回路的幅频特性曲线第17页/共57页2.2.变压器反馈式LCLC振荡电路 工作原理：三极管共射放大器。三极

6、管共射放大器。利用互感线圈的同利用互感线圈的同名端：名端：满足相位条件。振荡频率振荡频率:判断是否是正反馈判断是否是正反馈:用用瞬时极性法瞬时极性法判断判断uf uIuo +-+第18页/共57页(-)(+)(+)(+)(+)(+)(-)LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例反馈满足相位平衡条件满足相位平衡条件反馈(+)第19页/共57页+正反馈正反馈 LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例振荡频率振荡频率:+UCCCC1Luo满足相位平衡条件第20页/共57页仍然由LC并联谐振电路构成选频网络A.若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。3.3.三点式LCLC振荡电路原理：电容三点式电感三点式中间

7、端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。三点的相位关系B.若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。第21页/共57页4.4.三点式LCLC振荡器振荡频率：ufuf第22页/共57页5.5.电容三点式LCLC振荡电路振荡频率：+uf-uf第23页/共57页例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。uo_+ufuo_+第24页/共57页uo_+ufuo_+第25页/共57页Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。四、四、石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 频率稳定问题频率稳定度一般由 来衡量频率偏移量。振荡频率。LC振荡电路 Q 数百石英晶体振荡电路 Q 10000 500000第26页/共5

8、7页1.1.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率=固有频率时，振幅最大 压电谐振第27页/共57页3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：（1）串联谐振频率特性：晶体等效阻抗为纯阻性（2）并联谐振通常所以第28页/共57页实际使用时外接一小电容Cs则新的谐振频率为由于由此看出调整第29页/共57页2.2.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。(1).并联型石英晶体振荡器_+uouf 石英晶体工作在fs s与fp p之间，相当一个大电感

9、，与C C1 1、C C2 2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。第30页/共57页2.并联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在fs s处，呈电阻性，且阻抗最小，正反馈最强。该电路为电感三点式振荡器。加入石英晶体是利用石英晶体的高Q值，提高振荡频率的稳定性。-第31页/共57页例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？(a)(b)uo第32页/共57页8.2 8.2 比较器 将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。功能：特性：运放组成的电路处于非线性状态，输出运放组成的电路处于非线性状态，

10、输出与输入的关系与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。是非线性函数。_+第33页/共57页1.1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放工作在非线性状态基本分析方法2.2.运放工作在非线性状态的分析方法：若U+U-则UO=+UOM；若U+U-则UO=-UOM。虚断（运放输入端电流=0）_+注意：此时不能用虚短！第34页/共57页uoui0+UOM-UOM(1).过零比较器过零比较器:（门限电平（门限电平=0）uoui0+UOM-UOM1.1.单门限电压比较器uoui_+uoui第35页/共57页tuituo+Uom-Uom例题：利用电压例题：利用电压比较器将正弦波比较器将正

11、弦波变为方波。变为方波。+uoui第36页/共57页(2).单门限比较器单门限比较器（与参考电压比较）（与参考电压比较）+uouiUREFuoui0+Uom-UomUREFUREF为参考电压为参考电压当ui UREF时,uo=+Uom当ui UREF时,uo=-Uom 运放处于运放处于开环状态开环状态第37页/共57页+uouiUREFuoui0+Uom-UomUREF当ui UREF时,uo=-Uom 若ui从反相端输入第38页/共57页uoui0+UZ-UZ用稳压管稳定输出电压用稳压管稳定输出电压uoui0+UOM-UOM忽略了忽略了UD3.限幅电路限幅电路使输出电压稳定使输出电压稳定uo

12、+uiuo UZ+ui第39页/共57页稳幅电路的另一种形式：稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反馈回路上将双向稳压管接在负反馈回路上+uiuo UZR R_uoui0+UZ-UZR=R第40页/共57页2.2.滞回比较器(1).迟滞比较器迟滞比较器特点特点:电路中使用正反馈电路中使用正反馈1、因为有正反馈，所以输、因为有正反馈，所以输出饱和。出饱和。2、当、当uo正饱和时正饱和时(uo=+UOM)：+om211+UURRRUT T=+=3、当、当uo负饱和时负饱和时(uo=-UOM)：-om211+UURRRUT T=+-=+uoRR2R1uiU+第41页/共57页迟滞比较器迟滞比较器

13、uoui0+Uom-UomUT+UT-设设ui ,当当ui=UT+,uo从从+UOM -UOM+uoRR2R1uiU+第42页/共57页传输特性传输特性uoui0+Uom-UomUT+UT-UT+上门限电压上门限电压UT-下门限电压下门限电压UT+-UT-称为回差称为回差om211URRR+=+UT Tom211URRR+=-=-UT T第43页/共57页tuiUT+UT-tuoUom-Uom例例:设输入为正弦波设输入为正弦波,画出输出的波形。画出输出的波形。+uoRR2R1uiU+uo+RR2R1uiU+uo UZ第44页/共57页加上参考电压后的迟滞比较器：加上参考电压后的迟滞比较器：上下

14、限上下限阈值：uoui0UT-UT+传输特性传输特性+UZ-UZ+RR2R1uiUREFuo UZ第45页/共57页例题：R1=10k，R2=10k ，UZ=6V，UR=10V。当输入ui为如图所示的波形时，画 出输出uo的波形。上下限阈值：上下限阈值：+RR2R1uiUREFuo UZ第46页/共57页3V8Vuiuo+UZ-UZ+RR2R1uiUREFuo UZ第47页/共57页1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成的上下限上下限阈值:8.3 非正弦波发生电路+RR1R2Cucuo第48页/共57页2.工作原理：(1)设 uo=+UOM,此时，输出给C 充电,uc 则：u+=UT+0

15、tuoUOM-UOMucUT+0t一旦一旦 uc UT+,就有就有 u-u+,在在 uc UT+时，时，u-RwcUOMuo0t-UOM-+RWR1R2CucD1D2abc第54页/共57页8.7 三角波、锯齿波发生器三角波发生器波形图电路与工作原理工作原理：锯齿波发生器应改变积分器的充放电时间常数充电：(RR)C，放电：仍为RC第55页/共57页本章小结本章小结1自自激激振振荡荡可可以以使使反反馈馈放放大大器器工工作作不不稳稳定定，我我们们可可以以利利用用正正反反馈馈电电路路产产生生自自激激振振荡荡，以产生正弦波。正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成以产生正弦波。正弦波振

16、荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成2正正弦弦波波振振荡荡电电路路主主要要有有RC振振荡荡电电路路和和LC振振荡荡电电路路两两种种。RC振振荡荡电电路路主主要要用用于于中中低低频频场场合合，LC振振荡荡电电路路主主要要用用于于高高频频场场合合。石石英英晶晶体体振振荡荡电电路路是是一一种种特特殊殊类类型型的的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。3比比较较器器是是一一种种能能够够比比较较两两个个模模拟拟量量大大小小的的电电路路。由由于于集集成成运运放放的的开开环环电电压压增增益益很很高高，所所以以，当当集集成成运运放放工工作作在在开开环环

17、状状态态时时，可可以以作作为为比比较较器器使使用用。运运放放工工作作在在非非线线性性状状态态，其其输输出出电电压压仅仅为为正正负负饱饱和和值值，输输入入信信号号“虚虚短短”的的概概念念也也不不再再成成立立。迟迟滞滞比比较较器具有回差特性，在信号处理电路中得到广泛应用器具有回差特性，在信号处理电路中得到广泛应用4在在方方波波、锯锯齿齿波波和和三三角角波波等等非非正正弦弦波波信信号号发发生生器器中中，运运放放一一般般工工作作在在非非线线性性状状态态。电电路路是是由由积积分分器器、反反馈馈网网络络、和和比比较较器器等等环环节节组组成成，属属于于一一种种弛弛张张振振荡荡电电路路。这这类类电电路得到广泛的应用。路得到广泛的应用。第56页/共57页谢谢您的观看！第57页/共57页