小结及作业解析学习教案

小结及作业小结及作业(zuy)解析解析第一页，共24页。方波（矩形波）方波（矩形波） 三角三角(snjio)波波 锯齿波锯齿波8.1 8.1 正弦波振荡电路（实质正弦波振荡电路（实质(shzh)(shzh)：正反馈的应用）：正反馈的应用） 原理原理(yunl)条件条件启振启振稳幅稳幅RC串并联选频网络串并联选频网络RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路当当f0较高时，应选用较高时，应选用LCLC正弦波振荡电路。正弦波振荡电路。8.2电压比较器电压比较器（实质：开环放大或正反馈的应用）（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。单限比较器、滞回比较器及窗口比较器。8.3 8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路第1页/共24页第二页，共24页。8.1.1 正反馈产生正反馈产生(chnshng)自激自激振荡的原理振荡的原理条件：条件：1)()(FA振幅条件：振幅条件：1|AF相位条件：相位条件：nFA2n是整数是整数选频网络：把选频网络：把fo分量的正弦波选出，而其他频率分量的正弦波选出，而其他频率(pnl)分量迅速衰减分量迅速衰减掉。掉。起振：起振：|AF|1，且，且 A+ F =2n 。稳幅：达到需要的幅值后，将参数调整为稳幅：达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1。8.1.2 RC正弦波正弦波振荡电路振荡电路一、一、RC串并联选频网络串并联选频网络f= =f0，F为为1/3且且相移为相移为0 0f0=1/(2RC)( j31.ffffFoo为为RCRC串并联选频网络匹配一个输出电压与输入电压同相且放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大倍数为3 3的放大电路就可构成正弦波振荡电路。考虑到起振，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电压放大倍数应略大于3 3。第2页/共24页第三页，共24页。R1C1R2C2oUfU212121CCRRfo幅频幅频特性特性相频相频特性特性二、二、RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路(zhn dn din l)由由RC串并联选频网络和同相比例运算电串并联选频网络和同相比例运算电路构成。电路仅对频率为路构成。电路仅对频率为f0的正弦波信的正弦波信号放大号放大,而对其它而对其它(qt)频率信号迅速衰减频率信号迅速衰减为为0，故输出为，故输出为f=f0的正弦波。的正弦波。12RRf13F 111fRAFAR 第3页/共24页第四页，共24页。8.1.3 LC振荡电路振荡电路(zhn dn din l)当当f0f0较高时，应选较高时，应选(yn xun)(yn xun)用用LCLC正弦波振荡正弦波振荡电路。电路。通用型集成运放的上限截止频率太低，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所以一般用分离元件组成放大(fngd)电路。电路。选频网络多采用选频网络多采用LC并联网络并联网络LCfo21信号频率较低时容抗大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感性；信号频率较高时感抗大, , 网络网络呈容性；当呈容性；当f=f0时时, ,网络呈纯阻性。网络呈纯阻性。f=f0时电抗最大且无相移时电抗最大且无相移, ,而对其余频率电抗不但迅速减而对其余频率电抗不但迅速减小且有相移小且有相移, ,电路具有选频特电路具有选频特性。若电路引入正反馈性。若电路引入正反馈, ,并能并能用反馈电压取代输入电压用反馈电压取代输入电压, ,则电路就成为正弦波振荡则电路就成为正弦波振荡电路。电路。频率特性图：电抗频率特性图：电抗Z Z是频率的函数是频率的函数,Q,Q值愈大曲线愈陡，选频特性愈好。值愈大曲线愈陡，选频特性愈好。第4页/共24页第五页，共24页。8.3.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路(zhn dn din l)三点相位关系：若中间点交流三点相位关系：若中间点交流(jioli)接地，则首端与尾端相位相反；接地，则首端与尾端相位相反；若首端或尾端交流若首端或尾端交流(jioli)接地，则其他两端相位相同。接地，则其他两端相位相同。8.3.4 石英晶体石英晶体(jngt)振荡电路（晶振）振荡电路（晶振）f第5页/共24页第六页，共24页。第6页/共24页第七页，共24页。(6)另外一种情况另外一种情况(qngkung)：如果没有指明是理想运放，则集成运：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。区的。第7页/共24页第八页，共24页。选择合适答案填入空内。选择合适答案填入空内。 A.容性容性 B.阻性阻性 C.感性感性(1)LC并联网络在谐振并联网络在谐振(xizhn)时呈时呈( B )；在信号频率大于谐振；在信号频率大于谐振(xizhn)频率时呈频率时呈( A )；在信号频率小于谐振；在信号频率小于谐振(xizhn)频率时呈频率时呈( C )。(2)当信号频率等于石英晶体的串联谐振当信号频率等于石英晶体的串联谐振(xizhn)频率或并联谐振频率或并联谐振(xizhn)频率时，石英晶体呈频率时，石英晶体呈( B )；当信号频率在石英晶体的串联谐振；当信号频率在石英晶体的串联谐振(xizhn)频率和并联谐振频率和并联谐振(xizhn)频率之间时，石英晶体呈频率之间时，石英晶体呈 ( C )；其余情况下，石英晶体呈；其余情况下，石英晶体呈( A )。(3)信号频率信号频率f=fo时，时，RC串并联网络呈串并联网络呈( B )。第8页/共24页第九页，共24页。电路(dinl)如图示，试求解：(1)RW的下限值；(2)振荡频率的调节范围。解：解：(1)根据根据(gnj)起振条件起振条件2 ,2fWWRRR Rk故Rw 的下限值为2k。 (2)振荡(zhndng)频率的最大值和最小值分别为0max111.62fkHzRC0min1211452 ()fHzRR C第9页/共24页第十页，共24页。8.2 电压电压(diny)比较器比较器8.2.1概述概述(i sh) 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阈值电压UT：定性而言比较：定性而言比较(bjio)器输出电压由一种状态跳变为另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，定量而言实现一种状态所对应的输入电压，定量而言实现uP=uN的输入电压的输入电压uI数数值。值。8.2.2单限比较器单限比较器一、过零比较器一、过零比较器UT就是就是0二、单限比较器二、单限比较器REF12TURRU单限比较器单限比较器作用作用：检测输入信号：检测输入信号是否达到某一给定电平。是否达到某一给定电平。缺点：抗干扰能力差。缺点：抗干扰能力差。u0在在uI过过UT时的跃变方向决定于作用于集成运放哪个输入端。时的跃变方向决定于作用于集成运放哪个输入端。当当uI从从反向输入端输入时，反向输入端输入时，uIUT时时u0=U0L；反之，结；反之，结论相反。论相反。第10页/共24页第十一页，共24页。8.2.3 滞回滞回(迟滞迟滞(chzh)比比较器较器一一. 反相输入反相输入(shr)端输入端输入(shr)的滞的滞回比较器回比较器阈值电压阈值电压Z211PTURRRUU二二. 加了参考电压加了参考电压(diny)的滞回比的滞回比较器较器第一项是平移项第一项是平移项(决定平移距离决定平移距离)uI在在-UT与与+UT之间增加或减小之间增加或减小, uO不发不发生变化生变化抗干扰！抗干扰！Z2REF22uRRRURRRuuPT111第11页/共24页第十二页，共24页。参考参考(cnko)电压电压 URH URL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(jin c)出输出输入电压是否在二个电压之间。入电压是否在二个电压之间。8.2.4 窗口窗口(chungku)比较器比较器电阻电阻R1、R2和稳压管和稳压管Dz构成限幅电路构成限幅电路一、电路结构一、电路结构8.3.1 方波方波(矩形波矩形波)发生器发生器8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路omHURRRU211omLURRRU211下行滞回比较器，输出经上行下行滞回比较器，输出经上行RC电路到反相输入端电路到反相输入端(无外接输入信号，故非微分运算电路无外接输入信号，故非微分运算电路)。集成集成运放的输入电压变化依靠电容压降变化，即运放的输入电压变化依靠电容压降变化，即UN充当充当uI的角色，由此可判断二个阈值电压的角色，由此可判断二个阈值电压UT。)21ln(221RRRCT第12页/共24页第十三页，共24页。试求出图所各电路的电压传输(chun sh)特性。 (a) (b)图(a)所示电路为同相输入(shr)的过零比较器；图(b)所示电路为同相输入(shr)的滞回比较器，两个阈值电压为UT =UZ。第13页/共24页第十四页，共24页。(1)为使电压比较器的输出电压不是(b shi)高电平就是低电平，就应在其电路中使集成运放不是(b shi)工作在开环状态，就是仅仅引入正反馈。 ( )uIuO+UOM - -UOMO+UZ- -UZ(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(xin tn)，那么当它们的输入电压相同(xin tn)时，它们的输出电压波形也相同(xin tn)。( )(3)输入电压在单调变化的过程中，单限比较(bjio)器和滞回比较(bjio)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。成运放并非一定要工作在非线性区。第14页/共24页第十五页，共24页。分别求解图示各电路的电压传输(chun sh)特性。(a) (b) 单限比较(bjio)器 8OZuUV 3TUV 过零比较(bjio)器 0.2OLDUUV 5OHZUUV 0TUV稳压二极管稳压二极管:一种面接触一种面接触型硅晶体二极管型硅晶体二极管第15页/共24页第十六页，共24页。 (c) (d)反相输入(shr)的滞回比较器 6OZuUV 121212POREFNIRRuuUuuRRRR120 ,4TTUV UV同相输入(shr)的滞回比较器 6OZuUV 12112123POINRRuuuuVRRRR121.5 ,7.5TTUV UV第16页/共24页第十七页，共24页。3TUV (e)若若uI低于低于-3V，A1输出输出u01为为+UOM(VD1截止截止)，A2输出输出uo2为为-UOM(VD2导通导通)，uO为为-UZ (相对相对(xingdu)于于5V，-5V的电位优先使的电位优先使VD2导通导通) 。若若uI高于高于3V，A1输出输出u01为为-UOM(VD1导通导通)，A2输出输出uo2为为+UOM(VD2截止截止)， uO为为-UZ(相对于相对于5V，-5V的电位的电位(din wi)优先使优先使VD1导通导通)。当当URLuIURH，u01、u02均为均为+UOM(VD1、VD2均截止均截止(jizh)，此时电路对外体现的是直流通道，故，此时电路对外体现的是直流通道，故uO为为5V。窗口比较器窗口比较器(分别考虑分别考虑-UOM对地、对地、+VCC对地这二种情况对对地这二种情况对uO的作用的作用) uO可能值：可能值：5V、-5V（由稳压管特性决定）（由稳压管特性决定） 第17页/共24页第十八页，共24页。图示电路为方波发生电路，试找出图中的三个错误图示电路为方波发生电路，试找出图中的三个错误(cuw)，并改正，并改正 解：图示电路解：图示电路(dinl)中有三处错误：中有三处错误：(1)集成运放集成运放“+”、“”接反；接反；( 2 ) R、C 位置接反；位置接反；(3)输出限幅电路输出限幅电路(dinl)无限流电阻无限流电阻。下行下行(xixng)的滞回比较器，输出经上行的的滞回比较器，输出经上行的RC电路再输入到此比电路再输入到此比较器的反相输入端。较器的反相输入端。第18页/共24页第十九页，共24页。(7-20)tuRCuood11+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器确定三角波的周期由方波发生器确定(qudng)，其幅值由周期，其幅值由周期T和参数和参数R、C决定。决定。0uo1tUom-Uom8.3.2 三角三角(snjio)波发生器波发生器电路电路(dinl)一一存在存在RC电路和电路和积分电积分电路二个路二个延迟环延迟环节，可节，可考虑合考虑合二为一二为一第19页/共24页第二十页，共24页。omHURRU21omLURRU2100uo1tUOMUOMuotUHUL电路电路(dinl)二：电路二：电路(dinl)一的改型一的改型+A1A2uouo1R02R01RCR2R1214RRCRT 由同相滞回比较由同相滞回比较(bjio)器和反相器和反相积分器级联构成，互为输入输出积分器级联构成，互为输入输出关系。关系。第20页/共24页第二十一页，共24页。-+R2R1+R4CuoR+R3212RRCRT ZHURRU21ZLURRU218.3.3 锯齿锯齿(jch)波发生器波发生器改变三角波发生器中积分电路的充放电改变三角波发生器中积分电路的充放电(fng din)时间常数，使放电时间常数，使放电(fng din)的时间常数为的时间常数为0，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。第21页/共24页第二十二页，共24页。(7-23)如图所示。 (1)分别说明A1和A2各构成哪种基本(jbn)电路；(2)求出A1的阈值电压,并画出uO1与uO的关系曲线uO1=f(uO)；(3)求出uO与uO1的运算关系式uO=f(uO1)；(4)定性画出uO1与uO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)1211112121()21()02POOOOZORRuuuuuRRRRuu8TZUUV (3) uO与uO1的运算(yn sun)关系式2111211412000()( )tOOOOtuu dtuttutR C uO1与uO的关系(gun x)曲线如解图所示。解解:(1)A1：同相滞回比较器；A2：反相积分运算电路。第22页/共24页第二十三页，共24页。(4)uO1与uO的波形(b xn)如图所示 (5)要提高振荡频率(pnl)，可以减小R4 、C 、Rl 或增大R2。2414RCRRT 第23页/共24页第二十四页，共24页。