23第8章波形发生与信号转换--正弦波振荡电路ppt课件

1、模拟电子技术根底模拟电子技术根底北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院主讲主讲 ：赵建辉：赵建辉第八章第八章 波形的发生与信号转换波形的发生与信号转换(1.(1.正弦波振荡电路正弦波振荡电路) )8.1 正弦波振荡电路8.2 电压比较器8.3 非正弦波发生电路8.4 利用集成运放实现波形转换8.5 锁相环及其运用(X)第8章 波形发生与转换本节课内容 8. 波形发生与转换电路8.1 8.1 正弦波形振荡电路正弦波形振荡电路重点：正弦振荡判别与频率估算重点：正弦振荡判别与频率估算难点：难点：1.1.正弦振荡任务原理正弦振荡任务原理 2. 2.正弦振荡判别方法

2、正弦振荡判别方法 3. 3.正弦振荡电路分析方法正弦振荡电路分析方法( (振荡频率计算振荡频率计算) )本节重点难点本节重点难点问题提出1.正弦波的作用(测试信号与控制输入)?2.如何产生(自激振荡)?3.自激振荡的条件？4.正弦振荡电路有那些类型?任务原理如何?5.分析方法(振荡频率的计算)?根底知识：周期振荡信号的运用正弦波：发射正弦波：发射/ /接纳电路中调制接纳电路中调制/ /解调解调 、 摆动扫描控制、放大电路测试摆动扫描控制、放大电路测试AuAu 滤波器性能测试滤波器性能测试( (频率扫描频率扫描) )三角波：扫描控制电视行扫，场扫描三角波：扫描控制电视行扫，场扫描方方 波：开关控

3、制电子开关波：开关控制电子开关/PWM/PWM其它波形：其它波形：本本 质：周期振荡信号质：周期振荡信号f/Tf/T 相互联络相互联络/ /转换。转换。8.1 正弦波振荡电路正弦波正弦振荡：正弦波正弦振荡： 无外加输入，产生频率周期、幅度可调的无外加输入，产生频率周期、幅度可调的正弦波形。正弦波形。特点：信号频率单一的周期信号。特点：信号频率单一的周期信号。电路：正反响。电路：正反响。 详细电路？详细电路？任务原理任务原理如何分析？如何分析？8.1.1概述负反响放大电路的稳定性负反响放大电路的稳定性 负反响可改善放大电路性能负反响可改善放大电路性能, ,改善程度与改善程度与反响深度反响深度(1

4、+AF)(1+AF)有关。引入负反响时，应防有关。引入负反响时，应防止自激振荡正反响止自激振荡正反响FAXXXifi自激振荡平衡条件：自激振荡平衡条件：1FA1FA) 12(nFA负反响负反响8.1.1概述一、产生正弦波振荡条件一、产生正弦波振荡条件正反响正反响ooXFAX振荡条件：振荡条件：1FA1FAnFA2正反响正反响起振条件：起振条件：1FAxfxoix0iXiXoXAFfX|oX|fX|iX|oX正弦振荡与放大电路自激的区别正弦振荡与放大电路自激的区别人为构成人为构成振荡过程：振荡过程：稳定！稳定！(1)(1)(2)(2)(3)=(1)(3)=(1)二、正弦波振荡电路组成二、正弦波振

5、荡电路组成四大环节，缺一不可四大环节，缺一不可1 1放大电路放大电路 起振到平衡，维持能量电源提供。起振到平衡，维持能量电源提供。2 2选频网络选频网络 确定振荡频率确定振荡频率( (高高Q Q值值) )。3 3正反响网络正反响网络 反响取代输入，维持振荡。反响取代输入，维持振荡。4 4稳幅环节非线性环节稳幅环节非线性环节 稳定输出信号幅度。稳定输出信号幅度。选频与正反响，放大与稳幅环节经常合二为一。选频与正反响，放大与稳幅环节经常合二为一。三、正弦波振荡电路能否任务判别方法三、正弦波振荡电路能否任务判别方法1 1能否包含放大能否包含放大/ /选频选频/ /正反响正反响/ /稳幅四个环节。稳幅

6、四个环节。2 2放大电路能否正常任务静态任务点放大电路能否正常任务静态任务点/ /动态放大动态放大3 3能否满足正反响相位条件能否满足正反响相位条件瞬时极性法瞬时极性法4 4能否起振能否起振/ /稳幅。稳幅。AF AF 略大于略大于1 1 以上条件，缺一不可！以上条件，缺一不可！正弦波振荡电路分类正弦波振荡电路分类分类方法：选频网络分类方法：选频网络1 1RC RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路2 2LC LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路3 3石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路如何分析如何分析)1/()1(1/CjRCjRCjRUUFof8.1.2 RC正弦波振荡电路一、一、RCRC串串/ /

7、并联选频网络并联选频网络RCRC串串/ /并联电路并联电路)1(31RCRCjFRC10RCf210)(3100ffffjF令令低频等效电路及相移低频等效电路及相移HPFHPF高频等效电路及相移高频等效电路及相移LPFLPF)(3100ffffjF2002)(31ffffF)(31arctan00ffffF0ff 谐振，谐振，Fmax=1/3,Fmax=1/3,输入输出输入输出 相移为相移为0 0，阻性。，阻性。选频特性选频特性f0f0：311RRAfu二、二、RCRC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路12RRftDfuRrRA电流增大，电流增大，rDrD减小减小温度升高，温度升高，RtRt

8、添加添加根本振荡电路根本振荡电路稳幅措施稳幅措施规范接法规范接法三、输出频率调整三、输出频率调整RCfo21经过调整经过调整R或或/和和C来调整频率。来调整频率。_+ + RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：双联可调电：双联可调电容，改动容，改动C，用于细调振用于细调振荡频率。荡频率。K：双联波段开：双联波段开关，切换关，切换R，用于粗调振用于粗调振荡频率。荡频率。电子琴的振荡电路原理：电子琴的振荡电路原理：2121RRCfo_+ + RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R211234对应哪个键盘对应哪个键盘分立元件组成的分立元件组成的RCR

9、C正弦振荡器正弦振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF+ubeRCRC网络正反响，网络正反响，RFRF、RE1RE1组成负反响，调整到适组成负反响，调整到适宜的参数那么可产生正弦振荡。宜的参数那么可产生正弦振荡。8.1.3 LC正弦波振荡电路选频采用选频采用LCLC电路电路LjRCjY1RQYZ)1 (12理想理想LCLC网络网络具有损耗的具有损耗的LCLC网络网络谐振时，谐振时，Z Z最大阻性最大阻性CLRQ1质量要素质量要素Q Q决议于决议于R R、L L、C CLCf210谐振频率固有频率决议于谐振频率固有频率决议于L L、C C复导纳复导

10、纳选频放大电路选频放大电路LCLC并联谐振负载并联谐振负载谐振放大谐振放大: :只对谐振频率只对谐振频率f0f0的信号的信号放大放大, ,其它信号不放大其它信号不放大, ,适当引入正反响可组成适当引入正反响可组成正弦波振荡电路正弦波振荡电路beurZALCf210+ 正反响正反响+UCCCC1C2频率由频率由LCLC谐振网络决议。谐振网络决议。二、变压器反响式振荡电路二、变压器反响式振荡电路正反响正反响频率由频率由C 、 L1 、 L2谐振谐振网络决议。网络决议。+UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC设设uB uC uD uB uL2 ube uL1 D三、电感反响式振荡电路三、电感反响式

11、振荡电路电感反响电感反响耦合电容耦合电容Uf耦合电容耦合电容正反响正反响设设uB uC uC1 uC2 uB 频率由频率由 L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络决议。组成的谐振网络决议。+UCCC1LC2ABC+uLuC1 dtduCdtduCiCC2211uC1减小时，减小时， uC2如何变化？如何变化？设设L 、 C1 、 C2 组成的谐组成的谐振网络中的电流为振网络中的电流为i ，那么，那么ii四、电容反响式振荡电路四、电容反响式振荡电路电容反响电容反响耦合电容耦合电容Uf例例: 判别振荡能否任务？判别振荡能否任务？正反响正反响+UCCC1C2设设uB uC uE ube uA AECBube +uC1 频率由频率由 L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络决议。组成的谐振网络决议。电容反响电容反响8.1.4 石英晶体振荡电路利用：石英晶体的压电效应，振荡频率更稳定利用：石英晶体的压电效应，振荡频率更稳定总结：1.RC1.RC振荡电路：振荡电路：1-1M Hz,1-1M Hz,运放运放( (分立元件分立元件) )实现。实现。2.LC2.LC振荡电路：几振荡电路：几K-K-几十几十M 1Hz,M 1Hz,分立元件实现。分立元件实现。3.3.石英晶体振荡电路