理学第6章波形的产生和变换ppt课件

模拟电子产品装配与调试,第6章信号产生,1,6.1正弦波振荡电路,6.1.1正弦波振荡电路的工作原理,6.1.2RC正弦振荡,6.1.3LC正弦振荡,2,信号产生电路,(振荡器Oscillators),分类：,正弦波振荡:,非正弦波振荡：,RC振荡器(1kHz-数百kHz),LC振荡器(几百kHz以上),石英晶体振荡器(频率稳定度高),方波、,三角波、,锯齿波等,主要性能要求：,输出信号的幅度准确稳定,输出信号的频率准确稳定,3,基本放大电路A,反馈回路F,1,2,开关在1的位置上：,开关在2的位置上：,不需要输入，放大器也能工作。自激振荡,4,Xid=Xf,所以，自激振荡条件也可以写成：,自激振荡的条件：,（1）振幅条件：,5,起振条件：,1/Fu,Au=1/Fu,O,ui,uo,Au,uo,AuFu1,AuFuR1,R2,其低频等效电路为：,其频率特性为：,当=0时，uf=0，F=0=+90,当时，uf=，F,11,（2）当信号的频率很高时。,R1,R2,其高频等效电路为：,其频率特性为：,当=时，uf=0，F=0=-90,当时，uf=，F,12,0=？Fmax=？,由以上分析知：一定有一个频率0存在，当=0时，F最大，且=0,13,2.定量分析,R1C1串联阻抗：,R2C2并联阻抗：,频率特性：,14,通常，取R1R2R，C1C2C，则有：,式中：,可见：当时，F最大，且=0,Fmax=1/3,15,RC串并联网络完整的频率特性曲线：,当时，F=Fmax=1/3,16,RC串并联（桥式）振荡电路,17,能自动稳幅的振荡电路,起振时Rt较大使A3,易起振。当uo幅度自激增长时，Rt减小，A小。当uo幅度达某一值时，A3。当uo进一步增大时，RT再减小,使A3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。,18,能自动稳幅的振荡电路,起振时D1、D2不导通，Rf1+Rf2略大于2R1。随着uo的增加，D1、D2逐渐导通，Rf2被短接，A自动下降，起到稳幅作用。,将Rf分为Rf1和Rf2，Rf2并联二极管,19,粗调振荡频率,细调振荡频率,振荡频率的调节：,20,二、RC移相式振荡电路,1.RC移相电路,（1）RC超前移相电路,（2）RC滞后移相电路,21,2.RC移相式振荡电路,在f0处,满足相位条件：,22,6.1.3LC振荡电路,类型：变压器反馈式、电感三点式、电容三点式,一、变压器反馈式LC振荡电路,L的等效损耗电阻,(一)LC并联回路的特性,Z,23,1.谐振频率f0,2.谐振阻抗Z0,3.回路品质因数Q,24,4.频率特性,幅频特性,相频特性,25,5.并联谐振的本质,电流谐振,1)Z=Z0,呈纯阻,2)形成环流，大小是总电流的Q倍,26,互感线圈的极性判别,初级线圈,次级线圈,同名端,在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出,同名端：,27,6.1.4石英晶体(Crystal)振荡电路,一、石英晶体谐振器的阻抗特性,1.结构和符号,化学成分SiO2,结构,晶片,符号,28,2.压电效应,形变,形变,机械振动,外力,压电谐振外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的现象。,机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。,29,3.等效电路,Lq晶体的动态电感(10-3102H)(大),Cq晶体的动态电容(UREF时,uo=+Uom当ui0时,uo=+UZ当ui0时,uo=-UZ当uiUT+,就有u-u+,uo立即由UZ变成UZ。,在ucUT+时，,u-u+,设uC初始值uC(0+)=0,方波发生器,uo保持+UZ不变,49,此时，C向uO放电,再反向充电,(2)当uo=-UZ时，,u+=UT-,uc达到UT-时，uo上跳。,当uo重新回到UZ后，电路又进入另一个周期性的变化。,50,完整的波形：,计算振荡周期T。,51,周期与频率的计算：,T=T1+T2=2T2,T2阶段uc(t)的过渡过程方程为:,f=1/T,可推出:,52,3、占空比可调的方波发生器,改变电位器RW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。,53,1.获得三角波的基本方法,方波,积分电路,三角波,2.锯齿波发生电路,在三角波发生电路中，如果电容的充电、放电时间常数不相等，则可使积分电路的输出为锯齿波。,其他波形发生电路,54,四、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,1.三角波发生器,工作原理：,若uo1=+UZ，uo2，u+。,当u+0时，uo1翻转为-UZ。,若uo1=-UZ，uo2，u+。,当u+0时，uo1翻转为+UZ。,55,波形图,振荡周期：,56,2.锯齿波发生器,改变积分器的正反向充电时间常数,uo1=+UZ，D截止，充电时间常数：R4C。,uo1=-UZ，D导通，充电时间常数：(R6R4)C。,R6R4,57,小结,第6章,58,一、信号产生电路的分类：,正弦波振荡:,非正弦波振荡：,RC振荡器(低频),LC振荡器(高频),石英晶体振荡器(振荡频率精确),方波、,三角波、,锯齿波等。,59,二、正弦波振荡条件,振荡条件,振幅平衡条件,相位平衡条件,n=0,1,2,判断电路是否起振采用瞬时极性法，即断开反馈网络，加一信号，如果信号极性逐级变化后，返回后与原信号同极性，则满足相位平衡条件。,60,三、正弦波振荡电路,RC桥氏振荡电路,振荡频率,振荡条件,即,自动稳幅措施：,使电Au成为非线性,Rf串接二极管(图略),Rf串接负温度系数热敏电阻,R1采用正温度系数热敏电阻,61,四、石英晶体振荡电路,1.等效电路和频率特性,符号,等效电路,频率特性,串联谐振频率,并联谐振频率,2.石英晶体谐振电路,串联型,f=fs，晶体呈纯阻,并联型,fsffp，晶体呈感性,62,五、比较器,1.单限电压比较器,传输特性,63,特点：,1)工作在非线性区,2)不存在虚短(除了uI=UREF时),3)存在虚断,门限电压UT=UREF,64,2.迟滞比较器,反相型迟滞比较器,传输特性,65,