模拟电子技术---第六章 波形产生与整形电路.ppt

第六章波形产生与整形电路 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 主要性要求能 输出信号的幅度准确稳定 输出信号的频率准确稳定 1 2 第六章波形产生与整形电路 6 1正弦波振荡电路的基本概念 6 4正弦波振荡电路 6 2正弦波振荡电路 6 3波形整形电路 1 3 正反馈放大电路如图示 注意与负反馈方框图的差别 1 振荡条件 若环路增益 则 又 所以振荡条件为 振幅平衡条件 相位平衡条件 一 正弦波振荡器的振荡条件 1 4 起振条件 2 起振过程 振荡电路是单口网络 无须输入信号就能起振 起振的信号源来自何处 电路器件内部噪声 当输出信号幅值增加到一定程度时 就要限制它继续增加 否则波形将出现失真 噪声中 满足相位平衡条件的某一频率 0的噪声信号被放大 成为振荡电路的输出信号 稳幅的作用就是 当输出信号幅值增加到一定程度时 使振幅平衡条件从回到 1 5 起振条件 1 Fu Au 1 Fu O ui uo Au uo AuFu 1 AuFu 1 Ui1 Uo1 Uf1 Ui2 Uo2 Uf2 Ui3 Uo3 Uf2 Ui4 Uo4 uf 起振 稳幅 3 稳幅过程 1 6 放大电路 包括负反馈放大电路 1 基本组成部分 反馈网络 构成正反馈的 选频网络 选择满足相位平衡条件的一个频率 经常与反馈网络合二为一 稳幅环节 二 正弦波振荡器的组成及分类 2 分类 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 1 7 一 RC文氏桥式振荡电路 1 RC串并联选频网络 式中 0 1 RC 当 0时 0 1 8 2 RC桥氏振荡电路 A 2n F 0 2 电路 同相放大器 1 组成 1 9 3 振荡频率 4 振荡条件 Rf不能太大 否则正弦波将变成方波 应使 1 10 5 稳幅措施 热敏电阻稳幅 为使电Au为非线性 起振时 应使Au 3 稳幅后Au 3 正温度系数 负温度系数 二极管稳幅 12 4k R2 8 1k 起振时信号小 二极管电阻大 Au 1 R2 R3 R1 3 R2 2R1 R3 起振后二极管电阻逐渐减小 Au 1 R2 R1 3 为使失真小 R2 2R1 f0 1 94kHz 1 11 二 RC移相式振荡电路 一节RC环节 移相 90 二节RC环节 移相 180 三节RC环节 移相 270 满足相位平衡条件 优点 结构简单 缺点 选频特性差 输出波形差 1 12 类型 变压器反馈式 电感三点式 电容三点式 L的等效损耗电阻 一 LC并联回路的特性 Z 三 LC三点式振荡电路 如 即 则Z为纯电阻特性 因r很小 故有 1 13 1 谐振频率f0 2 谐振阻抗Z0 3 回路品质因数Q 1 14 4 频率特性 Q大 Q小 Q增大 幅频特性 相频特性 1 15 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 1 16 二 变压器反馈式振荡电路 2 相位平衡条件 1 电路结构 1 17 虽然波形出现了失真 但由于LC谐振电路的Q值很高 选频特性好 所以仍能选出 0的正弦波信号 3 幅值平衡条件 4 稳幅 5 选频 BJT进入非线性区 波形出现失真 从而幅值不再增加 达到稳幅目的 1 18 反馈 满足相位平衡条件 满足相位平衡条件 反馈 1 19 三 三点式LC振荡电路 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 把这三个端点分别与三极管的三个极相连 就形成了LC三点式正弦波发生电路 它们又分为电感三点式和电容三点式两类 三点的相位关系 A 若中间点交流接地 则首端与尾端相位相反 B 若首端或尾端交流接地 则其他两端相位相同 1 20 1 电容三点式振荡电路 考毕兹振荡器 Colpitts C3 如 即 则Z为纯电阻特性 1 21 优点 波形较好 缺点 2 V极间电容影响f0 1 调频时易停振 C3的改进 1 22 2 电感三点式振荡电路 M 优点 缺点 易起振 L间耦合紧 易调节 C可调 输出取自电感 对高次谐波阻抗大 输出波形差 1 23 四 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 1 24 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 1 25 3 等效电路 Lq 晶体的动态电感 10 3 102H 大 Cq 晶体的动态电容 0 1pF 小 rq 等效摩擦损耗电阻 小 Co 晶片静态电容 几 几十pF 大 小 小 大 1 26 4 频率特性和谐振频率 容性 容性 感性 5 使用注意 2 要有合适的激励电平 过大会影响频率稳定度 振坏晶片 过小会使噪声影响大 还能停振 1 要接一定的负载电容CL 微调 以达标称频率 1 27 二 石英晶体谐振电路 1 串联型 f fs 晶体呈纯阻 2 并联型 fs f fp 晶体呈感性 1 28 一 电压比较器 Comparer 功能 类型 基本比较器 简单比较器 单门限 窗口比较器 双门限 迟滞比较器 施密特触发器 比较电压信号 被测试信号与标准信号 大小 作用 对变化缓慢或不规则的信号整形 使之变成边沿陡峭的信号 也可剔除输入信号中的干扰信号 1 29 1 基本比较器电路 对于开环或正反馈运放 且Aud很大 端电位高 负饱和 端电位高 正饱和 1 30 A 串联型比较器电路 1 31 B 并联型比较器电路 1 32 2 集成电压比较器 LM311 1 33 LM311电路接法 1 34 二 555集成定时器 1 电路组成 1 35 2 基本功能 1 36 1 电路和门限电压 三 迟滞比较器 1 反相型迟滞比较器 正反馈 当uI uP时 uO UZ 当uI uP时 uO UZ 当uI uP时 状态翻转 1 37 特点 2 传输特性 uO UT UT UZ UZ 当uI逐渐增大时 只要uI UT 则uO UZ 一旦uI UT 则uO UZ 当uI逐渐减小时 只要uI UT 则uO UZ 一旦uI UT 则uO UZ 上门限 下门限 U UT UT 回差电压 uI上升时与上门限比 uI下降时与下门限比 1 38 2 同相型迟滞比较器 状态翻转时 uP uN UREF 若UREF 0 1 39 传输特性 U UT UT 1 40 3 555定时器构成的施密特触发器电路 1 41 整形 应用 整形及抗干扰 1 42 4 单稳态触发器电路 1 43 一 矩形波振荡电路 AstableMultivibrator 1 用电压比较器构成的矩形波振荡电路 滞回比较器 积分电路 1 工作原理 1 44 2 振荡频率 1 45 2 占空比可调的矩形波振荡电路 要点 应改变C的充 放电时间常数 C放电时 放电电流经RT 二极管VD2 电位器的下半部 C充电时 充电电流经电位器的上半部 二极管VD1 RT 1 46 3 单电源矩形波振荡电路 1 47 4 用555构成的矩形波振荡电路 1 电路结构及工作原理 1 48 2 振荡频率 1 充电过程 2 放电过程 1