振荡器基本原理ppt课件

8.1 8.1 正弦波振荡器的基本原理正弦波振荡器的基本原理正弦波振荡器的基本原理正弦波振荡器的基本原理本章目录本章目录总目录点击即可进入学习8.2 RC8.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.3 LC8.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.4 8.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路8.5 8.5 电压比较器电压比较器电压比较器电压比较器8.6 8.6 非正弦波发生电路非正弦波发生电路非正弦波发生电路非正弦波发生电路习题解答习题解答第八章 波形的发生与信号的转换8.1 正弦波振荡器的基本原理模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页一一.产生自激振荡的条件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。只有正反馈电路才能产生自激振荡。8.1 正弦波振荡器的基本原理正弦波振荡器的基本原理+Xi f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXX一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页如果：如果：,ifXX=则去掉则去掉,iX仍有信号输出。仍有信号输出。反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号。电路的输入信号。Xi+f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXXXdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXX如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页FA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：自激振荡的条件：1、振幅条件：、振幅条件：2、相位条件：、相位条件：pjjnFA2=+n是整数是整数因为：因为：.Xdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXXFA=1Xd=Xf 所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页二二.起振条件和稳幅原理起振条件和稳幅原理起振条件：起振条件：结果：产生增幅振荡结果：产生增幅振荡（略大于）略大于）1 1、被动稳幅：、被动稳幅：器件非线性器件非线性2 2、主动稳幅：、主动稳幅：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节调节放大电路的放大电路的增益。增益。稳幅过程：稳幅过程：起振时，起振时，稳定振荡时，稳定振荡时，稳幅措施：稳幅措施：起振过程起振过程Xdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXX二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页1.1.放大电路放大电路实现能量控制。实现能量控制。2.2.正反馈网络正反馈网络满足起振条件。满足起振条件。3.3.选频网络选频网络只有一个频率满足振荡条件，只有一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有常用的选频网络有RC选频选频和和LC选频选频4.4.稳幅环节稳幅环节使电路易于起振又能稳定振使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。荡，波形失真小。三三.正弦波振荡器的一般组成正弦波振荡器的一般组成1.放大电路实现能量控制。三.正弦波振荡器的一般组成模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页8.2 RC正弦波正弦波振荡电路振荡电路一一.RC 串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性R1C1 串联阻抗：串联阻抗：R2C2 并联阻抗：并联阻抗：选频特性：选频特性：8.2 RC正弦波振荡电路一.RC 串并联网络的选频特模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页1.定性分析定性分析（1）当信号的频率很低时。）当信号的频率很低时。R1R2其低频等效电路为：其低频等效电路为：其频率特性为：其频率特性为：当当=0时，时，uf=0，F=0 =+90当当时，时，uf=，F 0|F|0F901.定性分析（1）当信号的频率很低时。R1R2其低频模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页（2）当信号的频率很高时。）当信号的频率很高时。R1R2其高频等效电路为：其高频等效电路为：其频率特性为：其频率特性为：当当=时，时，uf=0，F=0 =-90当当时，时，uf=，F 0|F|0F-90（2）当信号的频率很高时。R1R2其高频等效电路为：模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页0=？Fmax=？由以上分析知：一定有一个频率由以上分析知：一定有一个频率0存在，存在，当当=0时，时，F最大，且最大，且 =00|F|0F900|F|0F-90频率很低频率很低频率很高频率很高0=？Fmax=？由以上分析知：一定有一个频率0存模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页2.定量分析定量分析R1C1 串联阻抗：串联阻抗：R2C2 并联阻抗：并联阻抗：2.定量分析R1C1 串联阻抗：R2C2 并联阻抗：模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页通常，取通常，取R1R2R，C1C2C，则有：，则有：式中：式中：可见：当可见：当 时，时，F最大，且最大，且 =0 Fmax=1/3通常，取R1R2R，C1C2C，则有：式中：可见：当模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页RC串并联网络完整的频率特性曲线：串并联网络完整的频率特性曲线：当当 时，时，F=Fmax=1/3F+90|F|RC串并联网络完整的频率特性曲线：当 模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页二二.RC桥式振荡器的工作原理桥式振荡器的工作原理在在 f0 处处满足相位条件：满足相位条件：因为：因为：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：只需：A=3输出正弦波频率输出正弦波频率：振幅条件：振幅条件：引入负反馈：引入负反馈：选：选：二.RC桥式振荡器的工作原理在 f0 处满足相位条件：因为模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页RC桥式桥式正弦波振荡电路正弦波振荡电路反馈网络构成桥路反馈网络构成桥路EWB仿真仿真RC桥式正弦波振荡电路反馈网络构成桥路EWB仿真模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页例题例题:R=1k=1k，C=0.1=0.1 F F，R1 1=10k=10k。Rf f为多大时才为多大时才能起振？振荡频率能起振？振荡频率f0 0=？AF=1，31=F11f+=RRAA=3Rf=2R1=2 10=20k k=1592 Hz起振条件：起振条件：例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页能自动稳幅的振荡电路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）起振时起振时Rt较大较大 使使A3,易起振易起振 当当uo幅度自激增幅度自激增长时，长时，Rt减小，减小，A减小。减小。当当uo幅度达某一幅度达某一值时，值时，A3 当当uo进一步增大进一步增大时，时，RT再减小再减小,使使A3模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页能自动稳幅的振荡电路能自动稳幅的振荡电路 起振时起振时D1、D2不导通，不导通，Rf1+Rf2略大于略大于2R1。随着。随着uo的增加，的增加，D1、D2逐渐逐渐导通，导通，Rf2被短接，被短接，A自动自动下降，起到稳幅作用。下降，起到稳幅作用。将将Rf分为分为Rf1 和和Rf2，Rf2并联二极管并联二极管能自动稳幅的振荡电路 起振时D1、D2不导通，Rf1+R模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页K：双联波段开关，：双联波段开关，切换切换R，用于，用于粗调振荡频率。粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。用于细调振荡频率。振荡频率的调节：振荡频率的调节：_+RfuoRCCR1 1KKR1R1R2R2R3R3振荡振荡频率：频率：K：双联波段开关，C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页一、一、LC并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性(阻性阻性)LC并联谐振并联谐振特点：特点：谐振时，总路电流很小，支路谐振时，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，电电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻为电感和回路中的损耗电阻8.3 LC正弦波振荡器正弦波振荡器当当 时，时，产生并联谐振。产生并联谐振。谐振时，电路呈阻性：谐振时，电路呈阻性：一、LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页 Q Q为谐振回路的品为谐振回路的品质因数，质因数，Q Q值越大，值越大，曲线越陡越窄，选曲线越陡越窄，选频特性越好。频特性越好。谐振时谐振时LC并联谐振电路并联谐振电路相当一个大电阻。相当一个大电阻。LC并联谐振回路的并联谐振回路的幅频特性曲线幅频特性曲线|Z|Q小小Q大大 Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别1234初级线圈初级线圈次级线圈次级线圈同名端同名端1234+在在LC振荡器中，反馈信号通振荡器中，反馈信号通过过互感线圈引出互感线圈引出同名端：同名端：互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页二二.变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 工作原理：工作原理：三极管共射放大器三极管共射放大器: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。满足相位条件。振荡频率振荡频率:二.变压器反馈式LC振荡电路 工作原理：三极管共射放大模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页判断是否是满足判断是否是满足相位条件相位条件相相位平衡法：位平衡法：断开反馈到放大断开反馈到放大器的输入端点，假设器的输入端点，假设在输入端加入一正极在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与极性。若反馈信号与输入信号同相，则满输入信号同相，则满足相位条件；否则不足相位条件；否则不满足。满足。(+)(-)(+)判断是否是满足相位条件相位平衡法：断开反模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例满足相位平衡条件满足相位平衡条件(+)(+)(+)(+)LC 正弦波振荡器举例满足相位平衡条件模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页（+）（+）（）（+）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:（）满足相位平衡条件满足相位平衡条件（+）（+）（）（+）LC正弦波振荡器举例振荡频率:（模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页(a)(b)(c)例例 有以下三个变压器反馈式的电路，试有以下三个变压器反馈式的电路，试分析能否满足相位平衡条件？分析能否满足相位平衡条件？都能满足相位平衡条件都能满足相位平衡条件(a)(b)(c)例 有以下三个变压器反馈式的电路，试分析模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页仍然由仍然由LC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络三三.三点式三点式LC振荡电路振荡电路原理：原理：uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相电感三点式：电感三点式：电容三点式：电容三点式：uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相电感三点式：电感三点式：电容三点式：电容三点式：uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相中间点交流接地，中间点交流接地，则首尾端相位相反则首尾端相位相反首端或尾端交流接，首端或尾端交流接，则余下不接地两点相则余下不接地两点相位相同位相同uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与u模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页 1.电感三点式电感三点式LC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：满足相位满足相位平衡条件平衡条件满足相位满足相位平衡条件平衡条件 1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：满足相位满足相模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页2.电容三点式电容三点式LC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页例例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。位平衡条件。满满足足相相位位平衡条件平衡条件例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。满足相模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4 石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路 频率稳定问题频率稳定问题频率稳定度一般由频率稳定度一般由 来衡量来衡量频率偏移量。频率偏移量。振荡频率。振荡频率。LC振荡电路振荡电路 Q 数百数百石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 Q 10000 500000Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4 石英晶体振模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页一一.石英晶体石英晶体2.基本特性基本特性1.结构：结构：极板间加电场极板间加电场极板间加机械力极板间加机械力晶体机械变形晶体机械变形晶体产生电场晶体产生电场压电效应：压电效应：交变电压交变电压机械振动机械振动交变电压交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。当交变电压频率当交变电压频率=固有频率时，振幅最大固有频率时，振幅最大 符号符号压电谐振压电谐振一.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页3.石英晶体的等效电路与频率特性石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：等效电路：静电电容（平静电电容（平行板电容）约行板电容）约几几几十皮法几十皮法模拟晶体机模拟晶体机械振动惯性械振动惯性1010-3-31010-2-2H H晶体弹性电容晶体弹性电容1010-4-41010-1-1pFpF模拟机械振动摩模拟机械振动摩擦损耗，很小擦损耗，很小又因加工精度很高，所以能获得很高的频率稳定度。又因加工精度很高，所以能获得很高的频率稳定度。因因L L大，大，C C、R R小，则小，则 3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：静电电容（平行板模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页等效电路：等效电路：（1）串联谐振）串联谐振频率特性：频率特性：晶体等效纯阻且阻值晶体等效纯阻且阻值0（2）并联谐振）并联谐振通常通常所以所以X感性感性0容性容性容性容性等效电路：（1）串联谐振频率特性：晶体等效纯阻且阻值模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页二二.石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。振荡电路。1.并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在石英晶体工作在fs s与与fp p之间，之间，相当一个大电感相当一个大电感，与，与C C1 1、C C2 2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性感性0容性容性容性容性二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页2.串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在石英晶体工作在fs s处，处，呈呈电阻性，而且阻抗最小，正反阻性，而且阻抗最小，正反馈最最强强，相移，相移为零零,满足振足振荡的相位平衡条件。的相位平衡条件。对于于f fs s以外的以外的频率，石英晶体阻抗增大率，石英晶体阻抗增大,且相移不且相移不为零，不零，不满足振足振荡条件，条件，电路不振路不振荡。X感性感性0容性容性容性容性2.串联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在fs处，呈电模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页思考：思考：下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡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？石英晶体处于何种状态？思考：下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页8.5 8.5 电压比较器电压比较器 将将一一个个模模拟拟电电压压信信号号与与一一参参考考电电压压相相比比较较，输输出一定的高低电平。出一定的高低电平。功能：功能：构成：构成：运放组成的电路处于运放组成的电路处于非线性状态非线性状态，输出与输入，输出与输入的关系的关系uo=f(ui)是非线性函数。是非线性函数。uoui0+UOM-UOM8.5 电压比较器 将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页1.1.运放工作在运放工作在非线性状态非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。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运放工作在非线性状态基本分析方法2.2.运放工作在运放工作在非线性状态非线性状态的分析方法：的分析方法：若若U+U-则则UO=+UOM；若若U+U-则则UO=-UOM。虚断（运放输入端电流虚断（运放输入端电流=0）注意：此时注意：此时不能用虚短！不能用虚短！uoui0+UOM-UOM1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页uoui0+UOM-UOM1.过零比较器过零比较器:（门限电平（门限电平=0）uoui0+UOM-UOM一一.单门限电压比较器单门限电压比较器uoui0+UOM-UOM1.过零比较器:（门限电平=模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比例题：利用电压比较器将正弦波变为较器将正弦波变为方波。方波。tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页2.单门限比较器（与参考电压比较）单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-UomUREFUREF为参考电压为参考电压当当ui UREF时时,uo=+Uom当当ui UREF时时,uo=-Uom 运放处于运放处于开环状态开环状态2.单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-U模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页uoui0+Uom-UomUREF当当ui UREF时时,uo=-Uom 若若ui从反相端输入从反相端输入+-uoui0+Uom-UomUREF当ui 0时时,uo=+UZ当当ui 0时时,uo=-UZ当当ui 模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页二二.迟滞比较器迟滞比较器1.工作原理工作原理两个门限电压。两个门限电压。特点特点:电路中使用正反馈电路中使用正反馈运放工作在非线性区。运放工作在非线性区。（1）当）当uo=+UZ时，时，（2）当）当uo=-UZ时，时，UT+称称上门限电压上门限电压UT-称称下门限电压下门限电压(UT+-UT-)称为回差称为回差电压电压二.迟滞比较器1.工作原理两个门限电压。特点:电路中使模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页迟滞比较器的电压传输特性：迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-设设ui ,当当ui=UT+时时,uo从从+UZ -UZEWB仿真仿真迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页同相滞回比同相滞回比较器电压传较器电压传输特性输特性反相滞回比反相滞回比较器电压传较器电压传输特性输特性从运放的反相从运放的反相输入端输入输入端输入从运放的同相从运放的同相输入端输入输入端输入同相滞回比较器电压传输特性反相滞回比较器电压传输特性从运放的模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页例题：例题：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V，UREF=10V。当输入当输入ui为如图所示的波形时，画为如图所示的波形时，画 出输出出输出uo的波形。的波形。上下限电压：上下限电压：uoui08V2V传输特性传输特性+6V-6V例题：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V，UR模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V传输特性传输特性+6V-6V2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V 传输特性+6V模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页三、窗口电压比较器三、窗口电压比较器 时时,V,VO1O1=V=VO2O2=V=VOLOL，V VO O=0=0；由此画出电压传输特性如图所示。由此画出电压传输特性如图所示。电路有两个参考电压电路有两个参考电压V VRHRH和和V VRLRL，当当 V VRHRH时，时，V VO1O1=V=VOHOH，V VO2O2=V=VOLOL，V VO O=V=VOHOH；当当 V VRLRL时，时，V VO1O1=V=VOLOL，V VO2O2=V=VOHOH，V VO O=V=VOHOH；当当 三、窗口电压比较器 模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页三态电压比较器三态电压比较器D2导，导，D1截，截，D2截，截，D1导，导，D2截，截，D1截，截，三态电压比较器D2导，D1截，D2截，D1导，D2截，D1截模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页四、集成比较器四、集成比较器1.LM3111.LM311型集成比较器型集成比较器特点：特点：电源电压可以单组电源电压可以单组+5V+5V，也可，也可15V15V，适应，适应范围宽；输出与范围宽；输出与TTLTTL或或CMOSCMOS平兼容；可以直接驱动平兼容；可以直接驱动多种负载（灯泡、继电器等）。多种负载（灯泡、继电器等）。四、集成比较器1.LM311型集成比较器特点：电源电压可以模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页LM311LM311的几种实际连接的几种实际连接集电极输集电极输出连接出连接集电极输集电极输出连接出连接发射极输发射极输出连接出连接LM311的几种实际连接集电极输出连接集电极输出连接发射极输模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页2.MC145742.MC14574（CMOSCMOS）集成四电压比较器）集成四电压比较器MC14574MC14574比较器比较器电路原理图电路原理图MC14574MC14574比较器比较器引脚排列图引脚排列图2.MC14574（CMOS）集成四电压比较器MC1457模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页1.电路结构电路结构由滞回比较电路和由滞回比较电路和RC定时电路构成定时电路构成上下限上下限:8.6 8.6 非正弦波发生电路非正弦波发生电路一、方波（矩形波）发生器一、方波（矩形波）发生器EWB仿真仿真1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:8.6 模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页2.工作原理：工作原理：(1)设设 uo=+UZ,此时，此时，uO给给C 充电充电,uc ，则：则：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦一旦 uc UT+,就有就有 u-u+,uo 立即由立即由UZ变成变成UZ。在在 uc UT+时，时，u-u+,设设uC初始值初始值uC(0+)=0方波发生器方波发生器uo保持保持+UZ不变不变+UZ2.工作原理：(1)设 uo=+UZ,此时，模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页此时，此时，C向向u uO O放电放电,再反向充电再反向充电(2)当当uo =-UZ 时，时，u+=UT-uc达到达到UT-时，时，uo上跳。上跳。UT+uctUT-当当uo 重新回到重新回到UZ 后，电路又进入另一个周期性的变化。后，电路又进入另一个周期性的变化。-UZ0tuo+UZ-UZ此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo =-UZ 模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页0UT+uctUT-+UZuo0t -UZT完整的波形：完整的波形：如何计算振荡周期如何计算振荡周期T？0UT+uctUT-+UZuo0t -UZT完整的波形：模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页周期与频率的计算：周期与频率的计算：0 UT+uct UT-+UZ -UZT1T2TT=T1+T2=2 T2 uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e ,=RC-t T2阶段阶段uc(t)的过渡过程方程为的过渡过程方程为:令令t=0t=T/2周期与频率的计算：0 UT+uct UT-+UZ 模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页周期与频率的计算：周期与频率的计算：0 UT+uct UT-+UZ -UZT1T2T令令t=0t=T/2代如可推出代如可推出:f =1/T周期与频率的计算：0 UT+uct UT-+UZ 模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页3 3、占空比可占空比可调的方波的方波发生器生器UZuo0t-UZ 改变电位器改变电位器 RW 的滑动端，就改变了冲放电的的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。时间，从而使方波的占空比可调。TkT3、占空比可调的方波发生器UZuo0t-UZ 改变电位器模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页可见：调节电位器可改变占空比，不可改变周期。可见：调节电位器可改变占空比，不可改变周期。可见：调节电位器可改变占空比，不可改变周期。模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页二、三角波及锯齿波信号发生器二、三角波及锯齿波信号发生器电路结构：迟滞比较器电路结构：迟滞比较器+反相积分器反相积分器1.三角波发生器三角波发生器工作原理工作原理：对输出有上对输出有上下限电压：下限电压：EWB仿真仿真二、三角波及锯齿波信号发生器电路结构：迟滞比较器+反相积分器模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页若若uo1=+UZ，uo2。当当u02-UT时，时，uo1由由+UZ翻转为翻转为-UZ若若uo1=-UZ，uo2。当当u02+UT时，时，uo1由由-UZ翻转为翻转为+UZ同相同相滞回滞回若uo1=+UZ，uo2。当u02-UT时，uo模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页波形图波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t -UZT同相同相滞回滞回当当u02-UT时时,uo1由由+UZ翻转为翻转为-UZ当当u02+UT时时,uo1由由-UZ翻转为翻转为+UZ若若uo1=-UZ，uo2。若若uo1=+UZ，uo2。波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t -UZT同模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页波形图波形图振荡周期：振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t -UZT振荡频率：振荡频率：波形图振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t -模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页 2.锯齿波发生器锯齿波发生器改变积分器的正反向充改变积分器的正反向充电时间常数，从而改变电时间常数，从而改变占空比。占空比。uo1=+UZ，D截止，截止，充电充电时间常数：时间常数：R4C。uo1=-UZ，D导通，导通，充电时间充电时间常数：常数：(R6R4)CR6C。+UZuo10t -UZ R6R4T1T2 2.锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数，从而改模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页+UZuo10t -UZ R6R4T1T2T+UZuo10t -UZ R6R4T1T2T模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页波形图波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t -UZTT1同相同相滞回滞回当当u02-UT时时,uo1由由+UZ翻转为翻转为-UZ当当u02+UT时时,uo1由由-UZ翻转为翻转为+UZ若若uo1=-UZ，uo2。若若uo1=+UZ，uo2。波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t -UZTT模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页三、单片集成多功能函数发生器三、单片集成多功能函数发生器一、单片集成一、单片集成ICL8038ICL8038型多功能函数发生器型多功能函数发生器特点：有正弦波、矩形波、三角波（锯齿波）三种波形输出；特点：有正弦波、矩形波、三角波（锯齿波）三种波形输出；矩形波的占空比任意调节，频率范围为矩形波的占空比任意调节，频率范围为0.001Hz0.001Hz1MHz1MHz，失真度，失真度0.1%0.1%。三、单片集成多功能函数发生器一、单片集成ICL8038型多功模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页ICL8038的引脚图的引脚图ICL8038的引脚图模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页 电路外形为双列直插式电路外形为双列直插式1414引脚封装，内部有两个电引脚封装，内部有两个电压比较器，二个参考电压（压比较器，二个参考电压（,),),二个电二个电流源，二个缓冲器，还有一个正弦函数转换器（三角波流源，二个缓冲器，还有一个正弦函数转换器（三角波转换成正弦波电路）。转换成正弦波电路）。其原理是由触发器控制开关实现恒流充电还是恒流放电，其原理是由触发器控制开关实现恒流充电还是恒流放电，产生方波和三角波，三角波再转换成正弦波输出。产生方波和三角波，三角波再转换成正弦波输出。电路外形为双列直插式14引脚封装，内部有两个模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页 ICL8038 函数发生器原理框图函数发生器原理框图 ICL8038 函数发生器原理框图模拟电子技术第八章模拟电子技术第八章上页上页首页首页下页下页上拉电阻，上拉电阻，（因内部集电（因内部集电极开路输出）极开路输出）不由外接不由外接压控调频压控调频时，调频时，调频外接短路外接短路函数发生器的外函数发生器的外接频率调节，接频率调节，（R Ra a=R=Rb b时，占空时，占空比为比为50%50%）决定频决定频率的定率的定时电容时电容正弦波输正弦波输出时的失出时的失真度校准真度校准ICL8038ICL8038函数发生器的典型连接函数发生器的典型连接上拉电阻，（因内部集电极开路输出）不由外接压控调频时，调频外