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6/12/2024第八章第八章 波形的发生和信号的转换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8.2 8.2 电压比较器电压比较器8.3 8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路8.4 8.4 信号的转换信号的转换6/12/20248.1 8.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路一、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二、二、RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路三、三、LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路6/12/2024一一 正弦波振荡的条件和电路的组成正弦波振荡的条件和电路的组成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：在正弦波振荡电路中引入的是正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。反馈，且振荡频率可控。正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）的差别）反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。则去掉则去掉，仍有信号输出。，仍有信号输出。如果：如果：6/12/2024 一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即：一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即：幅值平衡条件幅值平衡条件相位相位平衡条件平衡条件1.正弦波振荡的条件正弦波振荡的条件在电扰动下，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，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。最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。自激振荡的条件：自激振荡的条件：幅值条件幅值条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。可以通过调整放大电路的放大倍数达到。相位条件相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈；6/12/2024 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，且在通电时对于，且在通电时对于f=f0信号信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。起振过程起振过程 振振荡荡电电路路是是单单口口网网络络，无无须须输输入入信信号号就就能能起起振振，起起振振的的信信号号源源来来自自电电路路器件内部噪声。器件内部噪声。噪噪声声即即瞬瞬态态扰扰动动，这这些些扰扰动动可可分分解解为为各各种种频频率率的的分分量量，其其中中包包括括满满足足相相位位平平衡衡条条件件的的某某一一频频率率f0分分量量。f0的的噪噪声声信信号号被被放放大大，成成为为振振荡荡电电路路的的输输出出信号。信号。2.起振与稳幅起振与稳幅选频网络：选频网络：把把fo分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，要求：分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，要求：|AF|1，且，且 A+B=2n，即可起振。即可起振。起振起振：6/12/2024 稳稳幅幅的的作作用用就就是是，当当输输出出信信号号幅幅值值增增加加到到一一定定程程度度时时，使使振振幅幅平平衡衡条条件件从从 回到回到 起振后，输出起振后，输出信号信号将逐渐增大，将逐渐增大，当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，制它继续增加，若不采取稳幅，这时若若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于仍大于1，则输出将会饱和失真。，则输出将会饱和失真。稳幅稳幅：达到需要的幅值后，将参数调整为达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。，即可稳幅。Uo 是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。起振时是要求输出的幅度。起振时Uo=0，达到，达到稳定振荡时稳定振荡时Uo=B。6/12/20243.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(经常与反馈网络合二为一经常与反馈网络合二为一)4)非线性环节（稳幅环节）：非线性环节（稳幅环节）：使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。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，信号是否可能正常传递，点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路；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。4.分析方法分析方法6/12/2024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，且规定其极性，且规定其极性，然后根据：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；否则电路不可能产生自极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。激振荡。在多数正弦波振荡电路中，在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和反馈量均输出量、净输入量和反馈量均为电压量。为电压量。极性？极性？6/12/20245.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：1兆赫以下兆赫以下2)LC正弦波振荡电路：几百千赫几百兆赫正弦波振荡电路：几百千赫几百兆赫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6/12/2024二二 RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.RC串并联选频网络串并联选频网络 用用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路，可选用的振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里只介绍选频网络有多种，这里只介绍文氏桥选频电路文氏桥选频电路。RC 串联阻抗：串联阻抗：RC 并联阻抗：并联阻抗：选频特性：选频特性：6/12/2024二二 RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.RC串并联选频网络串并联选频网络（1）当信号的频率很低时）当信号的频率很低时:R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：0|F|0F906/12/2024二二 RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.RC串并联选频网络串并联选频网络（2）当信号的频率很高时）当信号的频率很高时:1，以便起振；，以便起振；起振后，起振后，uo逐渐增大，则逐渐增大，则RT逐渐减小，使得输出逐渐减小，使得输出u uo o为某为某值时值时，|AF|=1，从而稳幅。，从而稳幅。因同相比例运算电路有非常好的线性度，故因同相比例运算电路有非常好的线性度，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。6/12/2024R22为为一小电阻，使一小电阻，使(R21+R22)略大于略大于2R1，|AF|1，以便起振；，以便起振；随着随着uo的增加，的增加，R22逐渐被短逐渐被短接，接，A自动下降到使自动下降到使|AF|=1，使得输出使得输出uo稳定在某值。稳定在某值。能自行启动的电路（能自行启动的电路（2）6/12/2024 通过调整通过调整Ri和和C来调来调整频率。整频率。C：双联可调电容，改双联可调电容，改变变C，用于细调振用于细调振荡频率。荡频率。K：双联波段开关，切：双联波段开关，切换换R，用于粗调振，用于粗调振荡频率。荡频率。频率可调的文氏桥振荡器频率可调的文氏桥振荡器6/12/2024三三 LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡。振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。1.LC并联并联网络的选频特性网络的选频特性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等效阻抗：等效阻抗：当当 时，时，电路发生并联谐振。电路发生并联谐振。一般有一般有，则：，则：(阻性阻性)谐振时，电路呈阻性：谐振时，电路呈阻性：6/12/2024其中：其中：为品质因数为品质因数同时有：同时有：即：即：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电谐振时，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。容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。LC并联谐振特点：并联谐振特点：谐振阻抗：谐振阻抗：LC并联谐振回路的幅频特性曲线：并联谐振回路的幅频特性曲线：|Z|Q小小Q大大品质因数品质因数Q值越大，值越大，曲线越陡越窄，选频曲线越陡越窄，选频特性越好。特性越好。1.LC并联并联网络的选频特性网络的选频特性6/12/20241234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，反馈信号通过互感振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出。线圈引出。互感线圈的极性（互感线圈的极性（同名端同名端）判别）判别6/12/2024三极管共射放大器：三极管共射放大器：利用互感线圈的异名端：利用互感线圈的异名端：满足相位条件。满足相位条件。2.变压器反馈式电路变压器反馈式电路2.工作原理：工作原理：1.电路结构电路结构分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤：分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤：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6/12/20242.变压器反馈式电路变压器反馈式电路3.相位平衡条件相位平衡条件：瞬时极性法判断瞬时极性法判断 通通过过选选择择高高 值值的的BJT和和调调整整变变压压器的匝数比，可以满足：器的匝数比，可以满足：电路可以起振。电路可以起振。BJT进进入入非非线线性性区区，波波形形出出现现失失真真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。从而幅值不再增加，达到稳幅目的。4.幅值平衡条件幅值平衡条件：5.稳幅稳幅：6.选频选频：虽虽然然波波形形出出现现了了失失真真，但但由由于于LC谐谐振振电电路路的的Q值值很很高高，选选频频特特性性好好，所以仍能选出所以仍能选出f0的正弦波信号。的正弦波信号。6/12/20242.变压器反馈式电路变压器反馈式电路 容易振荡，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。容易振荡，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。为使为使N1、N2耦合紧密，将它们合二为一，组成电感反馈式电路。耦合紧密，将它们合二为一，组成电感反馈式电路。特点特点：6/12/2024反馈电压取自哪个线圈？反馈电压取自哪个线圈？反馈电压的极性？反馈电压的极性？电感的三个抽头分别接晶体电感的三个抽头分别接晶体管的三个极，故称之为电感三管的三个极，故称之为电感三点式电路。点式电路。电路特点电路特点3.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路6/12/2024A.若中间点交流接地，则首端与尾端若中间点交流接地，则首端与尾端 相位相反。相位相反。电容三点式电容三点式电感三点式电感三点式 中中间间端端的的瞬瞬时时电电位位一一定定在在首首、尾尾端端电位之间。电位之间。三点的相位关系三点的相位关系B.若首端或尾端交流接地，则其他两若首端或尾端交流接地，则其他两 端相位相同。端相位相同。6/12/2024特点：特点：耦合紧密，易振，振幅大，耦合紧密，易振，振幅大，C 用可调电容可获得较宽范围的振用可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差，常含有高次谐荡频率。波形较差，常含有高次谐波。波。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。荡波形好，采用电容反馈式电路。3.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路6/12/2024 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。当电容减小到一定程度的取值就要小。当电容减小到一定程度时，晶体管的极间电容将并联在时，晶体管的极间电容将并联在C1和和C2上，影响振荡频率。上，影响振荡频率。特点：特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。4.电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路6/12/2024四四 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路晶振：是用石英谐振器控制和稳定振荡频率的电路，晶振：是用石英谐振器控制和稳定振荡频率的电路，特点：振荡的频率稳定度很高（即特点：振荡的频率稳定度很高（即f/f0很小）。很小）。频率稳定度一般由频率稳定度一般由f/f0来衡量。来衡量。1.石英晶体的特点石英晶体的特点 石英晶体品质因数石英晶体品质因数Q（=0/L）很高，可达很高，可达104106数量级，因此利用石英数量级，因此利用石英谐振器可以构成频率稳定度很高的晶振电路。谐振器可以构成频率稳定度很高的晶振电路。频率偏移量。频率偏移量。振荡频率。振荡频率。石英谐振器是利用石英晶体（类似玻璃、二氧化硅等材料）的石英谐振器是利用石英晶体（类似玻璃、二氧化硅等材料）的压电压电效应效应制成的谐振器件。先将石英晶体按一定的方位切割成薄片后抛光，制成的谐振器件。先将石英晶体按一定的方位切割成薄片后抛光，然后在薄片的两个相对的表面上涂敷银层，作为两个金属极板引线接然后在薄片的两个相对的表面上涂敷银层，作为两个金属极板引线接至管脚。至管脚。6/12/2024四四 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路VV晶片晶片敷银层敷银层结构：结构：符号符号：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极板间加电场极板间加电场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 压电谐振压电谐振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。2.石英晶体石英晶体基本特性基本特性6/12/2024四四 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路容性容性感性感性阻性阻性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A.串联谐振串联谐振 晶体等效阻抗为纯阻性晶体等效阻抗为纯阻性B.并联谐振并联谐振通常通常 ，所以所以等效电路等效电路：频率特性：频率特性：6/12/2024则新的谐振频率为：则新的谐振频率为：实际使用时外接一小电容实际使用时外接一小电容Cs：Cs由于由于由此看出：由此看出：调整调整LCCoRCs6/12/20244.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与与fp之间，相当一个大电感，与之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所以电路可值很高，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。以获得很高的振荡频率稳定性。6/12/2024（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。6/12/20248.28.2 电压比较器一、概述一、概述二、单限比较器二、单限比较器三、滞回比较器三、滞回比较器四、窗口比较器四、窗口比较器五、集成电压比较器五、集成电压比较器6/12/2024一一 概述概述 输入电压是模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电输入电压是模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电平两种情况，为二值信号。使输出产生跃变的输入电压称为平两种情况，为二值信号。使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压阈值电压(门门限电压）限电压）。广泛用于各种报警电路。广泛用于各种报警电路。电压传输特性电压传输特性 uOf(uI)电压传输特性的三个要素：电压传输特性的三个要素：（1）输出高电平）输出高电平UOH和输出低电平和输出低电平UOL（2）阈值电压）阈值电压UT（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向1.电压比较器的功能：电压比较器的功能：将一个模拟电压信号与一将一个模拟电压信号与一参考电压参考电压相比较，相比较，输出一定的高低电平。输出一定的高低电平。2.电压比较器的描述方法电压比较器的描述方法:6/12/20243.集成运放的非线性集成运放的非线性状态基本分析方法状态基本分析方法理想运放工作在非线性区的特点：理想运放工作在非线性区的特点：1)净输入电流为净输入电流为02)uP uN时，时，uOUOM uP 0 时时 uO UOM;uI 0 时时 uO UOM 集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入级，需集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入级，需加输入端限幅电路。加输入端限幅电路。二极管限幅电路使净输二极管限幅电路使净输入电压最大值为入电压最大值为UD1.过零比较器过零比较器必要吗？必要吗？6/12/2024输出限幅电路输出限幅电路:为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。UOH UZ1 UD2 UOL(UZ2 UD1)UOH UOL UZUOH UZ UOL UZ 不可缺少！不可缺少！（用稳压管稳定输出电压）（用稳压管稳定输出电压）6/12/2024输出限幅电路：输出限幅电路：uO UZ（1）保护输入端）保护输入端（2）加速集成运放状态的转换）加速集成运放状态的转换电压比较器的分析方法：电压比较器的分析方法：（1 1）写出写出 uP、uN的表达式，令的表达式，令uP uN，求解求解uI即为即为UT；（2 2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；（3 3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。变方向。（将双向稳压管接在负反馈回路中）（将双向稳压管接在负反馈回路中）6/12/20242.一般单限比较器一般单限比较器（1）若要）若要UTURH时，时，uO1=uO2=UOM，D1导通，导通，D2截止；截止；uO=UZ。当当uIURL时，时，uO2=uO1=UOM，D2导通，导通，D1截止；截止；uO=UZ。当当URLuI URH时，时，uO1=uO2=UOM，D1、D2均截止；均截止；uO=0。6/12/20248.3 8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路一、常见的非正弦波一、常见的非正弦波二、矩形波发生电路二、矩形波发生电路三、三角波发生电路三、三角波发生电路四、锯齿波发生电路四、锯齿波发生电路五、波形变换电路五、波形变换电路6/12/2024一一 常见的非正弦波常见的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波锯齿波锯齿波尖顶波尖顶波阶梯波阶梯波矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。通过什么电路可将矩形波变为其它几种波形？通过什么电路可将矩形波变为其它几种波形？6/12/2024二二 矩形波发生电路矩形波发生电路 输出输出无稳态无稳态，有两个暂态有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。出为低电平为第二暂态。（1）开关电路）开关电路：因为输出只有高电平和低电平两种情况，即两个暂态；：因为输出只有高电平和低电平两种情况，即两个暂态；故采用电压比较器。故采用电压比较器。（2）反馈网络）反馈网络：因需自控，在输出为某一暂态时孕育翻转成另一暂态：因需自控，在输出为某一暂态时孕育翻转成另一暂态的条件，故应引入反馈。的条件，故应引入反馈。（3）延迟环节）延迟环节：要使两个暂态均维持一定的时间，故采用：要使两个暂态均维持一定的时间，故采用RC环节环节实现，实现，从而决定振荡频率从而决定振荡频率。1.基本组成部分基本组成部分6/12/20242.电路组成电路组成正向充电：正向充电：uO（+UZ）RC地地反向充电：反向充电：地地C R uO（UZ）RC 回路回路滞回比较器滞回比较器（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）上下门限电压：上下门限电压：6/12/20243.工作原理：工作原理：方法一：方法一：方法一：方法一：设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻转为另一暂态，设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻转为另一暂态，并能再回到原暂态。并能再回到原暂态。方法二：方法二：方法二：方法二：电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无稳态。电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无稳态。设合闸通电时电容上电压为设合闸通电时电容上电压为0，uO上升，则产生正反馈过程：上升，则产生正反馈过程：uO uP uO，直至直至 uOUZ，uP+UT，为，为第一暂态。第一暂态。6/12/2024 此时此时，uO给给C 正向正向 充电充电,uc ，t uN，t，uN UZ；但当但当uN+UT时，再增大，时，再增大，uO从从+UZ跃变为跃变为UZ，uPUT，电路进入电路进入第二暂态第二暂态。电容反向充电，电容反向充电，t uN，t，uN UZ；但当但当uN UT时，再减小，时，再减小，uO从从 UZ跃变为跃变为+UZ，uP+UT，电路电路返返回第一暂态回第一暂态。第一暂态第一暂态：uOUZ，uP+UT。3.工作原理：工作原理：第二暂态第二暂态：uO-UZ，uP-UT。当当uo 重新回到重新回到UZ 后，电路又进入另后，电路又进入另一个周期性的变化。一个周期性的变化。6/12/20244.波形分析波形分析振荡周期振荡周期T。6/12/20245.周期与频率的计算周期与频率的计算f=1/Tuc上升阶段表示式上升阶段表示式:uc下降阶段表示式下降阶段表示式:脉冲宽度脉冲宽度6/12/20246.占空比可调电路占空比可调电路为了占空比调节范围大，为了占空比调节范围大，R3应如何取值？应如何取值？正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。6/12/2024三三 三角波发生电路三角波发生电路 1.电路组成电路组成 迟滞比较器迟滞比较器+反相积分器。反相积分器。用积分运算电路可将方波变为三角波。用积分运算电路可将方波变为三角波。电路一：电路一：方波发生器方波发生器 矩形波矩形波积分电路积分电路三角波三角波此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。6/12/2024uo三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期T和参数和参数R、C决定。决定。0uo1tUom-Uom6/12/2024电路二：电路二：电路一的改型电路一的改型特点：特点：由由滞回比较器滞回比较器和和反相积分器反相积分器级联级联构成，滞回比较构成，滞回比较器的输出作为反器的输出作为反相积分器的输入，相积分器的输入，反相积分器的输反相积分器的输出又作为滞回比出又作为滞回比较器的输入。较器的输入。6/12/20242.工作原理工作原理求滞回比较器的电压传输特性：求滞回比较器的电压传输特性：UOH=UOL=UZ，uI作用于集成运放的同相作用于集成运放的同相输入端，求输入端，求 UT：6/12/2024l 合闸通电，通常合闸通电，通常C 上电压为上电压为0。设设uO1 uP1 uO1，直至直至uO1 UZ（第一暂态第一暂态）；积分电路反）；积分电路反向积分，向积分，t uO，一旦一旦uO过过 UT，uO1从从 UZ跃变为跃变为 UZ（第第二暂态二暂态）。l 积分电路正向积分，积分电路正向积分，t uO，一旦一旦uO过过 UT，uO1从从 UZ跃变为跃变为 UZ，返回第一暂态返回第一暂态。重。重复上述过程，产生周期性的变化，复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。即振荡。三角波发生电路的振荡原理三角波发生电路的振荡原理6/12/2024四四 锯齿波发生电路锯齿波发生电路T3.R3短路时的波形？短路时的波形？若由输入电压确定，则将电压转换为频率若由输入电压确定，则将电压转换为频率6/12/2024四四 锯齿波发生电路锯齿波发生电路T改变三角波发生器中积分电路改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常的充放电时间常数，使放电的时间常数为数为0，即把三角波发生器转换成了，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。锯齿波发生器。6/12/20248.3 8.3 信号的转换信号的转换一、概述一、概述二、二、u-i 转换电路转换电路三、精密整流电路三、精密整流电路四、四、u-f 转换电路转换电路6/12/2024一一 概述概述信号的发送：调幅、调频、调相信号的发送：调幅、调频、调相信号的接收：解调信号的接收：解调信号对负载的驱动：信号对负载的驱动：i-u，u-i信号的预处理：信号的预处理：AC-DC（整流、检波、滤波）（整流、检波、滤波）DC-AC（斩波）（斩波）信号的接口：信号的接口：A-D（如如 u-f），），D-A6/12/2024二二 u-i 转换电路转换电路 若信号源不能输出电流，则选电路一；若信号源能够输出一定的电若信号源不能输出电流，则选电路一；若信号源能够输出一定的电流，则可选电路二。流，则可选电路二。若负载需接地，则上述两电路均不符合要求。若负载需接地，则上述两电路均不符合要求。电路一电路一电路二电路二引入了电流串联负反馈引入了电流串联负反馈引入了电流并联负反馈引入了电流并联负反馈6/12/2024豪兰德电流源电路豪兰德电流源电路电路既引入了负反馈，又引入了正反馈。电路既引入了负反馈，又引入了正反馈。Ro=!如何求解输出电阻？如何求解输出电阻？理想运放情况下：理想运放情况下：6/12/2024为什么一般的整流电路不能作为精密的信号处理电路？为什么一般的整流电路不能作为精密的信号处理电路？三三 精密整流电路精密整流电路 若若uImaxUon，则，则uO仅在大于仅在大于Uon近似为近似为uI，失真。，失真。精密整流电路是信号处理电路，不是电源中精密整流电路是信号处理电路，不是电源中AC-DC的能量转换电路；的能量转换电路；实现微小信号的整流。实现微小信号的整流。6/12/2024设设RRf 对于将二极管和晶体管作电子开关的集成对于将二极管和晶体管作电子开关的集成运放应用电路，在分析电路时，首先应判断运放应用电路，在分析电路时，首先应判断管子相当于开关闭合还是断开，它们的状态管子相当于开关闭合还是断开，它们的状态往往决定于输入信号或输出信号的极性。往往决定于输入信号或输出信号的极性。精密整流电路的组成精密整流电路的组成半波整流，若加半波整流，若加uI的负半周，则实现全波整流的负半周，则实现全波整流6/12/2024全波精密整流电路全波精密整流电路二倍频三角波二倍频三角波绝对值运算电路绝对值运算电路6/12/2024四四 u-f 转换电路转换电路（压控振荡器）压控振荡器）1.电荷平衡式压控振荡器电荷平衡式压控振荡器电路的组成：由锯齿波发生电路演变而来。电路的组成：由锯齿波发生电路演变而来。T电位器滑动端在最上端时：电位器滑动端在最上端时：若若T2决定于外加电压，则电路的振荡频率就几乎仅仅受决定于外加电压，则电路的振荡频率就几乎仅仅受控于外加电压，实现了控于外加电压，实现了uf 的转换。的转换。6/12/20241.电荷平衡式压控振荡器电荷平衡式压控振荡器R1R5单位时间内脉冲个数表示电压单位时间内脉冲个数表示电压的数值，故实现的数值，故实现A/D转换转换6/12/20242.复位式压控振荡器复位式压控振荡器6/12/2024本章小结本章小结l1正弦波振荡的条件：正弦波振荡的条件：AF=1 （振幅条件）振幅条件）（相位条件）相位条件）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。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。l2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路是一种特殊的电路是一种特殊的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。l3当当运运放放开开环环工工作作或或引引入入正正反反馈馈时时，运运放放工工作作在在非非线线性性状状态态。其其分分析析方法为：方法为：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）l4 比较器是一种能够比较两个模拟量大小的电路。迟滞比较器具有回比较器是一种能够比较两个模拟量大小的电路。迟滞比较器具有回差特性。它们是运放非线性工作状态的典型应用。差特性。它们是运放非线性工作状态的典型应用。l5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，运运放放一一般般也也工工作在非线性状态。电路由比较器、积分器等环节组成。作在非线性状态。电路由比较器、积分器等环节组成。6/12/2024作业：作业：P473：8.11；8.14；8.15 P476：8.16；8.17 供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)
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