资源描述
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 波形的发生和信号的转换,8.1 正弦波振荡电路,8.2 电压比较器,第八章 波形的发生和信号的转换8.1 正弦波振荡电路,1,(1)正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。,(2)正弦波振荡电路就是一个没有输入信号、依靠电路的自激振荡产生,正弦波输出信号,的放大电路。,(3)要获得正弦自激振荡,反馈回路中必须有选频电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：,8.1 正弦波振荡电路,(1)正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信号输出，这就,2,自激振荡的条件：,（1）振幅条件：,（2）相位条件：,n,是整数,相位条件,意味着振荡电路必须是正反馈；,振幅条件,可以通过调整放大电路的放大倍数达到。,与负反馈产生自激振荡的条件有何不同？,自激振荡的条件：（1）振幅条件：（2）相位条件：n是整数相位,3,问题1：,如何启振？,U,o,是振荡器的电压输出幅度，,B,是要求输出的幅度。起振时,U,o,=0，达到稳定振荡时,U,o,=,B,。,放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的正弦波分量，其中也包括有,f,o,分量。,选频网络：,把,f,o,分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，只要当f=f,0,时满足：,|,AF,|1，且,A,+,F,=2,n,，,即可起振。,问题1：如何启振？Uo 是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出,4,问题2：,如何稳幅？,起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|,AF,|仍大于1，则输出将会饱和失真。,达到需要的幅值后，将参数调整为,AF,=1，即可稳幅。,起振并能稳定振荡的条件：,问题2：如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时,5,一、正弦波振荡电路的基本组成部分,放大电路：,起放大作用，保证输出从无到稳定。,选频网络：,确定电路的振荡频率,f,0,，,保证电路产生单一频率的正弦波振荡。,正反馈网络：,满足振荡的相位条件。,稳幅环节：,为,非线性环节，保证电路输出稳定。,常合二而一,一、正弦波振荡电路的基本组成部分放大电路：常合二而一,6,二、判别电路是否会产生振荡的方法,四个主要组成部分是否存在；,放大电路能否正常工作。即,Q,点是否合适，信号是否可能正常传递；,相位条件是否满足。即是否存在,f,0，,使电路为正反馈；,幅值条件是否满足。即电路是否可起振。,二、判别电路是否会产生振荡的方法四个主要组成部分是否存在；,7,相位条件的判断方法,瞬时极性法：,首先断开反馈，,然后在断开处给放大电路加,f,f,0,的信号,U,i,，,且规定其极性，由,U,i,的极性,U,o,的极性,U,f,的极性,若,U,f,与,U,i,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。,相位条件的判断方法瞬时极性法：,8,常依据选频网络所用元件分类。,RC,正弦波振荡电路：,f,0,1,MHz，常为 10MHz几百MHz。体积大；,石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率的稳定度非常高。,三、,正弦波振荡电路分类,常依据选频网络所用元件分类。三、正弦波振荡电路分类,9,8.1.2 RC,正弦波振荡电路,用,RC,电路构成选频网络的振荡电路即为,RC,振荡电路。常见的有：,RC,串并联、,RC,移相式、双,T,式等，在此仅介绍,RC,串并联又称,文氏桥振荡电路,。,一、选频电路,8.1.2 RC 正弦波振荡电路 用 RC 电路构成,10,纯阻性,F最大,纯阻性,11,二、电路组成,f=f,0,时，,F,max,=1/3,F,=0,，要求放大电路,A,u,3，为使放大电路参数不影响,f,0,，应引入电压串联负反馈,同相比例运算电路。,二、电路组成 f=f0 时，Fmax=1/3,12,三、稳幅措施,因同相比例运算电路有非常好的线性度，故需加稳幅环节：,改变电容以粗调，改变电位器滑动端以微调。,四、频率调节,1.,R,1,选正温度系数的热敏电阻，,T,R,1,A,;,2.反馈回路可串二极管，,I,r,D,A,。,三、稳幅措施 因同相比例运算电路有非常好的线性度，故需,13,用分立元件组成的RC振荡器,R,C,R,C,+,U,CC,R,1,C,2,C,3,R,3,R,2,R,E,2,C,1,R,C2,T,1,R,E,1,C,E,T,2,R,C1,R,F,+,+,+,u,be,+,+,+,+,+,RC,网络构,成正反馈,R,F,、,R,E,1,构成负反馈,用分立元件组成的RC振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R,14,8.1.3,LC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。,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，,必要时还采用共基电路。,本节只对,LC,振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。,首先介绍一下,LC,谐振网络。,8.1.3 LC正弦波振荡电路LC 振荡电路的选频电路由电,15,谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！,C,L,R,电路呈纯阻性，电压与电流同相。P397 频率特性,谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！,16,采用LC并联谐振回路的正弦波发生电路通常分为变压器耦合式和LC三端点式两大类。,把并联LC回路中的C或L分成两个，则LC回路就有三个端点（电容三点式或电感三点式）,把三个端点分别与三极管的三个电极相连，组成LC正弦波振荡电路。,中间点接至发射极,重点掌握LC振荡电路产生的可能性判断即相位条件的判断采用瞬时极性法。,采用LC并联谐振回路的正弦波发生电路通常分为变压器耦合式和L,17,+U,CC,C,C,1,L,1,L,2,+,+,+,例1.电感反馈式振荡电路,正反馈,中间抽头接地,振荡频率,+UCCCC1L1L2+例1.电感反馈式振荡电路正,18,例2.电容三点式振荡电路,正反馈,例2.电容三点式振荡电路正反馈,19,例3.采用共基放大电路的电容反馈式振荡电路,正反馈,作业：P464 8.12,例3.采用共基放大电路的电容反馈式振荡电路正反馈作业：P46,20,例,8.1.3,：改正下电路之错误，使其可产生正弦波,振荡，且保留原放大电路的基本接法。,P405 例8.1.3,共射接法，但静,态工作点不合适,例8.1.3：改正下电路之错误，使其可产生正弦波P405 例,21,小 结,输入,输出,输出,共射电路、,共集电路,输入,输出,共基电路,电感,电容,R,1,C,1,R,2,C,2,RC选频网络,小 结输入输出输出共射电路、共集电路输入输出共,22,确定运放工作区的方法：,判断电路中有无负反馈。,若有负反馈，则运放工作在线性区；,若无负反馈，或有正反馈，则运放工作在非线性区。,处于非线性状态运放的特点：,1.虚短路不成立。,2.输入电阻仍可以认为很大（即虚断仍存在）。,3.输出电阻仍可以认为是0。,8.2 电压比较器,（用于A/D转换、波形变换）,此时集成运放工作在非线性区（开环或正反馈）,确定运放工作区的方法：判断电路中有无负反馈。若有负反馈，则运,23,_,+,+,+,_,+,_,+,_,u,o,u,i,u,R,R,1,R,2,电路,电压比较器定义：比较两个电压的大小，输出用高、低电平表示比较结果。,_+_+_+_ uo ui uRR1R2电路电压比较,24,电压比较器分类,1.单限比较器：一个阈值电压,U,T,2.滞回比较器：两个阈值电压，,u,I,单调变化时，,输出仅跳变一次,3.窗口比较器：两个阈值电压，,u,I,单调变化时，,输出跳变两次,电压比较器分类1.单限比较器：一个阈值电压 UT 2.,25,_,+,+,+,_,+,_,+,_,u,o,u,i,u,R,R,1,R,2,输出电压,u,o,由输入电压u,i,和参考电压u,R,大小关系决定。,u,T,称为阈值电压。,电压传输特性(输入,与输出的关系)：,u,i,u,o,+U,om,-U,om,u,R,此为反相比较器,单限比较器,_+_+_+_ uo ui uRR1R2输出电压uo,26,_,+,+,+,_,+,_,+,_,u,o,u,i,u,R,R,1,R,2,电压传输特性：,u,i,u,o,-U,om,+U,om,u,R,同相比较器：,u,R,=0,时，称为,过零比较器,_+_+_+_ uo ui uRR1R2电压传输特性,27,+,+,u,o,u,i,t,u,i,例：,利用过零电压比较器将正弦波变为方波。,u,o,t,+U,om,-,U,om,+uouitui例：利用过零电压比较器将正弦波变为方波。u,28,输入级的保护电路,输出限幅电路,稳压管接在反馈通路中,1.D,Z,导通时引入负反馈。有虚地，可保护输入极。,2.运放工作于线性区，可提高输出电压变化速度。,电路改进：,输入级的保护电路输出限幅电路稳压管接在反馈通路中1.,29,一般单限比较器及其电压传输特性,如何求阈值电压U,T,?,一般单限比较器及其电压传输特性如何求阈值电压UT?,30,例题：,P413,例,8.2.1,例题：P413 例8.2.1,31,单限比较器的特点,1、电路简单。,2、当,A,0,不够大时，,输出边沿不陡。,3、输入在阈值电压附近任何微小的变化，都会引起输出的跃变，容易引入干扰。,t,u,i,u,o,t,过零附近仍处于放大区,单限比较器的特点1、电路简单。2、当A0不够大时，3、输入在,32,滞回比较器,一、反相的滞回比较器,分析：,1.因为有正反馈，所以输出很快达到饱和。,2.当,u,o,正饱和时：,U,R,3.当,u,o,负饱和时：,+,+,u,o,R,R,2,R,1,u,i,参考电压由,输出电压决定,滞回比较器一、反相的滞回比较器分析：1.因为有正反馈，所,33,t,u,i,U,om,-,U,om,U,+H,-,U,+L,称为回差,电压传输特性,跳转时，正反馈加速跳转,小于回差的干扰不会引起跳转,下限,上限,u,o,u,i,0,U,om,-,U,om,U,+H,U,+L,t,u,i,U,+H,U,+L,输入正弦波的情况:,tuiUom-UomU+H-U+L称为回差电压传输特性跳,34,+,+,u,o,R,R,2,R,1,u,i,U,R,电路改进：,加上参考电压,0,u,o,u,i,U,+H,U,+L,传输曲线,加上参考电压后的上下限：,+uoRR2R1uiUR电路改进：0uouiU+HU+L,35,u,o,u,i,0,U,om,-U,om,传输特性曲线,u,+,=0,时翻转，可以求出上下限。,二、同相滞回比较器,+,+,u,o,R,R,2,R,1,u,i,U,+H,U,+L,uoui0Uom-Uom传输特性曲线u+=0 时翻转，可以求,36,电路改进：,为了稳定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。,思考题：,如何计算上下限？,答：,计算方法同前！,u,o,U,Z,+,+,R,R,2,R,1,u,i,电路改进：为了稳定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。思考,37,电压传输特性的,三要素分析方法总结,1.输出电压,U,O,：,由限幅电路确定,U,OL,和,U,OH,3.输出,U,O,在,u,I,过,U,T,时的跳变方向：,u,I,接,同相端：,u,I,过,U,T,低跳至高,u,I,过,U,T,高跳至低,u,I,接,反相端：,u,I,过,U,T,高跳至低,u,I,过,U,T,低跳至高,2.阈值电压,U,T,：,由,U,N,=,U,P,U,T,=,u,I,。,电压传输特性的三要素分析方法总结1.输出电压UO：3.,38,例,8.2.2,：试画出输出电压波形。,小于回差的干扰,不会引起跳变,反相,例8.2.2：试画出输出电压波形。小于回差的干扰反相,39,例8.2.3：设计一符合下电压传输特性的比较器,要求电阻阻值在20100k间。,同相,设：,U,Z,=6V,R,2,=2,R,1,，设：,R,1,=25k,R,2,=50k,同相端,例8.2.3：设计一符合下电压传输特性
展开阅读全文