小结及作业解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第八章,波形发生,模拟电子技术基础,方波（矩形波）三角波 锯齿波,8.1,正弦波振荡电路,（实质：正反馈的应用）,原理,条件,启振,稳幅,RC,串并联选频网络,RC,桥式正弦波振荡电路,当,f,0,较高时，应选用,LC,正弦波振荡电路。,8.2,电压比较器,（实质：开环放大或正反馈的应用）,单限比较器、滞回比较器及窗口比较器。,8.3,非正弦波发生电路,8.1.1,正反馈产生自激振荡的原理,8.1,正弦波振荡电路,条件：,振幅条件：,相位条件：,n,是整数,选频网络：把,f,o,分量的正弦波选出，而其他频率分量迅速衰减掉。,起振：,|,AF,|1,，且,A,+,F,=2,n,。,稳幅：达到需要的幅值后，将参数调整为,AF,=1,。,8.1.2,RC,正弦波,振荡电路,一、,RC,串并联选频网络,f,=,f,0,，,F,为,1/3,且,相移为,0,f,0,=1/(2RC),为,RC,串并联选频网络匹配一个输出电压与输入电压同相且放大倍数为,3,的放大电路就可构成正弦波振荡电路。考虑到起振，电压放大倍数应略大于,3,。,R,1,C,1,R,2,C,2,幅频特性,相频特性,二、,RC,桥式正弦波振荡电路,由,RC,串并联选频网络,和,同相比例运算电路,构成。,电路仅对频率为,f,0,的正弦波信号放大,而对其它频率信号迅速衰减为,0,，故输出为,f,=,f,0,的正弦波。,8.1.3,LC,振荡电路,当,f,0,较高时，应选用,LC,正弦波振荡电路。,通用型集成运放的上限截止频率太低,，,所以一般用分离元件组成放大电路。,选频网络多采用,LC,并联网络,信号频率较低时容抗大,网络呈感性；信号频率较高时感抗大,网络呈容性；当,f,=,f,0,时,网络呈纯阻性。,f,=,f,0,时电抗最大且无相移,而对其余频率电抗不但迅速减小且有相移,电路具有选频特性。若电路引入正反馈,并能用反馈电压取代输入电压,则电路就成为正弦波振荡电路。,频率特性图：电抗,Z,是频率的函数,Q,值愈大曲线愈陡，选频特性愈好。,8.3.3,三点式,LC,振荡电路,三点相位关系：若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反；若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。,8.3.4,石英晶体振荡电路（晶振）,f,(6),另外一种情况：如果没有指明是理想运放，则集成运放的输入信号乘以放大倍数只要没超过上下平台，那也是工作在线性区的。,选择合适答案填入空内。,A.,容性,B.,阻性,C.,感性,(1),LC,并联网络在谐振时呈,(,B,),；在信号频率大于谐振频率时呈,(,A,),；在信号频率小于谐振频率时呈,(,C,),。,(2),当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈,(,B,),；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈,(,C,),；其余情况下，石英晶体呈,(,A,),。,(3),信号频率,f,=,f,o,时，,RC,串并联网络呈,(,B,),。,电路如,图,示，试求解：,(1),R,W,的下限值；,(2),振荡频率的调节范围。,解：,(1),根据起振条件,故,R,w,的下限值为,2,。,(2),振荡频率的最大值和最小值分别为,8.2,电压比较器,8.2.1,概述,电压传输特性三要素：输出电压的高低电平、阈值电压、输出电压的跃变方向,阈值电压,U,T,：,定性而言,比较器输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压，,定量而言,实现,u,P,=,u,N,的输入电压,u,I,数值。,8.2.2,单限比较器,一、过零比较器,U,T,就是,0,二、单限比较器,单限比较器,作用,：检测输入信号是否达到某一给定电平。,缺点：抗干扰能力差。,u,0,在,u,I,过,U,T,时的跃变方向决定于作用于集成运放哪个输入端。,当,u,I,从反向输入端输入时，,u,I,U,T,时,u,0,=,U,0L,；反之，结论相反。,8.2.3,滞回,(,迟滞,),比较器,一,.,反相输入端输入的滞回比较器,阈值电压,二,.,加了,参考电压,的滞回比较器,第一项是平移项,(,决定平移距离,),u,I,在,-,U,T,与,+,U,T,之间增加或减小,u,O,不发生变化,抗干扰！,参考电压,U,RH,U,RL,在输入电压单一方向变化时，输出电压跃变二次，因而能检测出输入电压是否在二个电压之间。,8.2.4,窗口比较器,电阻,R,1,、,R,2,和稳压管,D,z,构成限幅电路,一、电路结构,8.3.1,方波,(,矩形波,),发生器,8.3,非正弦波发生电路,下行滞回比较器，输出经上行,RC,电路到反相输入端,(,无外接输入信号，故非微分运算电路,),。,集成运放的输入电压变化依靠电容压降变化，即,U,N,充当,u,I,的角色，由此可判断二个阈值电压,U,T,。,试求出,图,所各电路的电压传输特性。,(a)(b),图,(a),所示电路为同相输入的过零比较器；图,(b),所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为,U,T,=,U,Z,。,为使电压比较器的输出电压不是高电平就是低电平，就应在其电路中使集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入正反馈。,(,),u,I,u,O,+,U,OM,-,U,OM,O,+,U,Z,-,U,Z,(2),如果一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。,(,),(3),输入电压在单调变化的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。,(,),(4),单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。,(,),判断下列说法是否正确。,右图输出电压高低电平由负反馈电路决定，故集成运放并非一定要工作在非线性区。,分别求解,图,示各电路的电压传输特性。,(a)(b),单限比较器,过零比较器,稳压二极管,:,一种面接触型硅晶体二极管,(c)(d),反相输入的滞回比较器,同相输入的滞回比较器,(e),若,u,I,低于,-3V,，,A,1,输出,u,01,为,+U,OM,(VD,1,截止,),，,A,2,输出,u,o2,为,-U,OM,(VD,2,导通,),，,u,O,为,-U,Z,(,相对于,5V,，,-5V,的电位优先使,VD,2,导通,),。,若,u,I,高于,3V,，,A,1,输出,u,01,为,-U,OM,(VD,1,导通,),，,A,2,输出,u,o2,为,+U,OM,(VD,2,截止,),，,u,O,为,-U,Z,(,相对于,5V,，,-5V,的电位优先使,VD,1,导通,),。,当,U,RL,u,I,U,RH,，,u,01,、,u,02,均为,+U,OM,(VD,1,、,VD,2,均截止,),，此时电路对外体现的是直流通道，故,u,O,为,5V,。,窗口比较器,(,分别考虑,-,U,OM,对地、,+,V,CC,对地这二种情况对,u,O,的作用,),u,O,可能值：,5V,、,-5V,（由稳压管特性决定）,图,示电路为方波发生电路，试找出图中的三个错误，并改正,解：图,示电路中有三处错误：,(1),集成运放“,+”,、“”接反；,(2),R,、,C,位置接反；,(3),输出限幅电路无限流电阻。,下行的滞回比较器，输出经上行的,RC,电路再输入到此比较器的反相输入端。,(7-,20,),+,+,R,R,1,R,2,C,+,u,c,-,+,+,R,R,2,C,u,o,u,o,1,u,o,三角波的周期由方波发生器确定,，其幅值由周期,T,和参数,R,、,C,决定。,0,u,o,1,t,U,om,-,U,om,8.3.2,三角波发生器,电路一,存在,RC,电路和积分电路二个延迟环节，可考虑合二为一,0,0,u,o,1,t,U,OM,U,OM,u,o,t,U,H,U,L,电路二：,电路一的改型,+,+,+,+,A,1,A,2,u,o,u,o,1,R,02,R,01,R,C,R,2,R,1,由同相滞回比较器和反相积分器级联构成，互为输入输出关系。,-,+,+,R,2,R,1,+,+,R,4,C,u,o,R,+,R,3,8.3.3,锯齿波发生器,改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为,0,，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。,(7-,23,),如,图,所示。,(1),分别说明,A,1,和,A,2,各构成哪种基本电路；,(2),求出,A,1,的阈值电压,并画出,u,O1,与,u,O,的关系曲线,u,O1,=,f,(,u,O,),；,(3),求出,u,O,与,u,O1,的运算关系式,u,O,=,f,(,u,O1,),；,(4),定性画出,u,O1,与,u,O,的波形；,(5),说明若要提高振荡频率，可改变哪些电路参数，如何改变？,(2),(3),u,O,与,u,O1,的运算关系式,u,O1,与,u,O,的关系曲线如,解图,所示。,解,:,(1)A,1,：同相滞回比较器；,A,2,：反相积分运算电路。,(4),u,O1,与,u,O,的波形如,图,所示,(5),要提高振荡频率，可以减小,R,4,、,C,、,R,l,或增大,R,2,。,