模电第八章波形的发生和信号的转换.ppt

7 1 第8章波形的发生和信号的转换 7 2 第8章波形发生电路 8 1方波发生器 8 2三角波发生器 8 3锯齿波发生器 8 4压频转换 8 5正弦波发生器 7 3 一 电路结构 上下门限电压 输出经积分电路再输入到反相输入端 8 1方波发生器 7 4 二 工作原理 1 设uo UOM 此时 输出给C充电 则 u UH 一旦uc UH 就有u u 在uc UH时 u u uo保持 UOM不变 uo立即由 UOM变成 UOM 7 5 此时 C经输出端放电 2 当uo UOM时 u UL uc降到UL时 uo上翻 当uo重新回到 UOM以后 电路又进入另一个周期性的变化 7 6 0 输出波形 7 7 RC电路 起反馈和延迟作用 获得一定的频率 下行迟滞比较器 起开关作用 实现高低电平的转换 方波发生器各部分的作用 7 8 三 周期与频率的计算 f 1 T uc上升阶段表示式 uc下降阶段表示式 7 9 方波发生器电路的改进 7 10 思考题 点b是电位器RW的中点 点a和点c是b的上方和下方的某点 试定性画出点电位器可动端分别处于a b c三点时的uo uc相对应的波形图 7 11 电路一 方波发生器 矩形波 积分电路 三角波 此电路要求前后电路的时间常数配合好 不能让积分器饱和 8 2三角波发生器 7 12 uo 三角波的周期由方波发生器确定 其幅值也由周期T和参数R C决定 7 13 电路二 电路一的改型 反向积分电路 上行迟滞比较器 特点 由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成 迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入 反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入 7 14 上行的迟滞比较器 回顾 上下门限电压 7 15 回顾 反相积分器 7 16 7 17 周期和频率的计算 7 18 电路三 是电路二的改型电路 调整电位器RW可以使三角波上下移动 即给纯交流的三角波叠加了一个直流分量 7 19 T1时间段 电容C通过R 放电 T2时间段 电容C通过R充电 充放电的时间T1 T2可通过R R 调整 当R 0时 则为锯齿波发生器 电路四 是电路二的改进电路 uo1被嵌位于 Uz 7 20 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 8 3锯齿波发生器 7 21 7 22 ui UZ 把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为ui 则锯齿波发生器转变为压频转换电路 即输出uo的频率由输入电压ui的大小决定 8 4压频转换 7 23 设uo1 UZ 则D2截止 D1导通 ui给电容C充电 uo下降 当uo下降到U L时uo1翻转到 UZ 这时 D1截止 D2导通 电容C快速放电 uo上升 当uo上升到U H时uo1翻转到 UZ 如此周期变化 uo为锯齿波 工作原理 uc 7 24 由电路的工作情况可知 改变电压ui uo的频率变化 充电电压变化 因此 称该电路为压频转换电路 充电时间变化 7 25 由工作原理可知 uo在U L U H之间变化 7 26 8 5 1产生自激振荡的原理 只有正反馈电路才能产生自激振荡 基本放大电路Ao 反馈电路F 8 5正弦波发生器 7 27 如果 反馈信号代替了放大电路的输入信号 7 28 自激振荡条件的推导 7 29 自激振荡的条件 7 30 如果 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 要获得非正弦自激振荡 反馈回路中必须有RC积分电路 例如 前面介绍的方波发生器 三角波发生器 锯齿波发生器等 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 7 31 自激振荡的条件 因为 所以 自激振荡条件也可以写成 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 7 32 问题1 如何启振 Uo是振荡器的电压输出幅度 B是要求输出的幅度 起振时Uo 0 达到稳定振荡时Uo 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分量 其中也包括有fo分量 选频网络 把fo分量选出 把其他频率的分量衰减掉 这时 只要 AF 1 且 A B 2n 即可起振 7 33 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 具体方法将在后面具体电路中介绍 起振并能稳定振荡的条件 7 34 8 5 2RC振荡电路 用RC电路构成选频网络的振荡电路即所谓的RC振荡电路 可选用的RC选频网络有多种 这里只介绍文氏桥选频电路 一 选频电路 7 35 时 相移为0 7 36 如果 R1 R2 R C1 C2 C 则 传递函数 相频特性 幅频特性 7 37 二 用运放组成的RC振荡器 所以 要满足相位条件 只有在fo处 因为 7 38 能自行启动的电路 1 起振时 RT略大于2R1 使 AF 1 以便起振 起振后 uo逐渐增大则RT逐渐减小 使得输出uo为某值时 AF 1 从而稳幅 7 39 能自行启动的电路 2 R22为一小电阻 使 R21 R22 略大于2R1 AF 1 以便起振 随着uo的增加 R22逐渐被短接 A自动下降到使 AF 1 使得输出uo稳定在某值 7 40 输出频率的调整 通过调整R或 和C来调整频率 C 双联可调电容 改变C 用于细调振荡频率 K 双联波段开关 切换R 用于粗调振荡频率 7 41 电子琴的振荡电路电路 7 42 三 用分立元件组成的RC振荡器 ube RC网络正反馈 RF RE1组成负反馈 调整到合适的参数则可产生振荡 7 43 8 5 3LC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 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选频网络 7 44 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 7 45 例1 正反馈 频率由LC谐振网络决定 7 46 例2 正反馈 频率由C L1 L2谐振网络决定 设uB uC uD uB uL2 ube uL1 D 7 47 例3 正反馈 设uB uC uC1