第6章波形发生电路ppt课件

1、不需要任何输入信号；必须在电路中引入足够强的正反馈。波形产生电路包括正弦和非正弦(如方波、三角波)波形产生电路。波形产生电路的共同特点：波形产生电路的共同特点：第6章上页下页返回第6章上页下页返回6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理 6.1.2 RC正弦波振荡电路6.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 * *6.1.3 LC6.1.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路*6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路Ud126.1.1 6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理1 1、自激振荡的条件、自激振荡的条件S S 在在 2: 2: 令令F=Uf / Uo. .所以产生自激振荡的条件为

2、所以产生自激振荡的条件为: :.AF= .UoUd.UoUf=1S上页下页第6章返回+Uf+-A=Uo / Ud.S S 在在 1: Ud=Ui 1: Ud=Ui .-.Ui.Uo.因为因为: :Uf=Ud，.Uf=Ui U=d d则输出电压保持不变。则输出电压保持不变。自激振荡的条件自激振荡的条件: :AF = 1 幅度平衡条件：幅度平衡条件：相位平衡条件相位平衡条件: :AF = 1 A+ F = 2n （n=0,1,2） 反馈信号与输入信号的大小相等反馈信号与输入信号的大小相等, ,在放大倍数在放大倍数一定时应有足够强的反馈量。一定时应有足够强的反馈量。反馈信号与输入信号同相，必须引入正

3、反馈。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。上页下页第6章返回2 2、 振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定振荡电路的起振振荡电路的起振: :选择某一频率的信号选择某一频率的信号增幅振荡增幅振荡电路由电路由电路变为等幅振荡电路变为等幅振荡|AF| = 1|AF| 1上页下页第6章返回Ud12S+Uf+-.Ui.Uo. 通过不断地放通过不断地放大大正反馈正反馈再放再放大大再反馈，使再反馈，使UomUom不断增大，一直到不断增大，一直到达某一点时，才稳达某一点时，才稳定下来。定下来。自激振荡的建立过程自激振荡的建立过程A反馈特性反馈特性Ufm=|F|Uom幅度特性幅度特性Uom=f(Ufm)Ufm1

4、 Ufm2Uom2Uom1UfmOUom如右图如右图上页下页第6章返回由上述讨论可知：由上述讨论可知：正弦波振荡电路应由以下部分组成：正弦波振荡电路应由以下部分组成：放大电路放大电路正反馈电路正反馈电路选频电路选频电路稳幅电路稳幅电路上页下页第6章返回 6.1.2 RC 6.1.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1. 1.电路组成电路组成RCCRRfR1负反馈网络负反馈网络（稳幅环节）（稳幅环节）文氏电桥正弦波振荡电路文氏电桥正弦波振荡电路上页下页第6章返回uO+正反馈选频网络正反馈选频网络 2 2、 RCRC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性Z1 = R +1jC1Z2 =R(jC

5、)R+1jC=R1+jRC.UfUO=.IZ2I(Z1+Z2).Z2Z1+Z2=R1+jRCR+1jC+R1+jRC=13+j(RC -jRCjRC1)上页下页第6章返回.I+RCU0.Uf.CRZ1Z2.UfUo.=11RCRC3+j (RC-)当当: :1RCRCRC -RC -=0即即, ,或或R C = 0 = 0=12RC2RC = = 0 =0 =1时时结论：.UfUo.与与 同相位同相位, ,即为正反馈；即为正反馈；UfUo.=1/3，则则Uf达到最大值。达到最大值。.上页下页第6章返回RC串并联选频网络串并联选频网络+RCU0.Uf.CRZ1Z2.I=F =Uf_Uo13_ f

6、 = 0,3 3、 如何满足自激振荡条件如何满足自激振荡条件f0=12RC起振时应满足起振时应满足: :Rf2R1RfR1）, A=（1+ A = 0为了满足为了满足AF= 1,= 1, A=3RfR1）=3 , （1+Rf=2R1即即 A3上页下页第6章返回ui u o1fCC+uf Z1Z24 4、 稳幅措施稳幅措施 特点：特点： 利用二极管的非线性利用二极管的非线性自动调节反馈的强弱来维自动调节反馈的强弱来维持输出电压的恒定。持输出电压的恒定。UOrU |A|缺点缺点输出波形失真较大输出波形失真较大上页下页第6章返回 二极管稳幅电路二极管稳幅电路u o1f2CCf1D2D1UOTRTU

7、|A|由于热敏电阻具有热惯性，因由于热敏电阻具有热惯性，因此可获得失真较小的输出电压。此可获得失真较小的输出电压。特点：特点： 利用半导体热敏电阻的非利用半导体热敏电阻的非线性实现稳幅。线性实现稳幅。上页下页第6章返回 热敏电阻稳幅电路热敏电阻稳幅电路uo1TCC * *6.1.3 LC6.1.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1. 1.电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路REC2C1RCRB1RB2上页下页第6章返回CBCELLC1C2RCRB1 RB2TT+uiuo+113322+UCC谐振回路谐振回路上页下页第6章返回 电感L和电容C1、 C2构成的谐振回路成为放大电路的负载，电容C

8、2两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。 选取适当的静态值和元件参数，使得谐振回路谐振时，AF1。电路自激振荡AF=1时，振荡稳定。振荡频率近似等于LC谐振回路的振荡频率：C1 C2C1 + C2L21fo = 改进型电容三点式振荡电路改进型电容三点式振荡电路REC2C1RCRB1RB2上页下页第6章返回CBLT+UCCC3在电感支路中串联一个电容C3 ，且取C3远小于C1和C2。故谐振回路的振荡频率主要由L和C3来决定：改变C3，即可改变fo 2. 2.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路RECRCRB1RB2上页下页第6章返回CBCEL2CRB1 RB2TT+uiuo+11

9、3322+UCCL1L1L2谐振回路谐振回路上页下页第6章返回 电感L1 、L2 和电容C构成了谐振回路，+UCC通过L1 到集电极形成集电极电流的直流通路，故可省略R C 。电感L2两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。 若L1 、L2线圈之间的互感为M ，则线圈的总电感为：L = L1 +L2 + 2M 。电路的振荡频率近似等于LC谐振回路的振荡频率： fo = （ L1 +L2 + 2M ）C 21上页下页第6章返回*6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路1.1.石英晶体谐振器石英晶体谐振器 石英晶体具有压电效应，压电谐振就是石英晶体的固有谐振频率。 谐

10、振频率有两个，LCR支路的串联谐振频率 f s 和LCR支路与电容CO的并联谐振频率 f P ，f P f s且很接近。上页下页第6章返回REC2C1RCRB1RB2上页下页第6章CBT+UCC2.2.并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡并联型石英晶体振荡电路工作频率为：电路工作频率为： f s f s f f f pf p石英晶体呈感性，作为电容三点式振荡电路中的回路电感返回上页下页第6章3.3.串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡电串联型石英晶体振荡电路工作频率等于路工作频率等于f s ,f s ,晶体晶体呈纯阻性，且阻抗最小。频呈纯阻性，且阻

11、抗最小。频率为率为f sf s时，正反馈最强。时，正反馈最强。 REC2C1RCRB1RB2(a) 基本电路基本电路CBCCLT+UCC(b) 交流通路交流通路LC1C2TRE返回6.2.2 用555集成定时器构成的多谐振荡器上页下页第6章返回6.2 6.2 多谐振荡器多谐振荡器* 6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器上页下页第6章返回* 6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器1. 电路的组成电路的组成RRo DZR2uCuou+u-UZAoR1 RC引入了具有延迟特性的负反馈电路。 u+ 为 uo 经R1和R2 ，在R1上的分压，并作为转折参考电压： u+ H =R1R1+ R2UZUZR

12、1R1+ R2u+ L=C上页下页第6章返回to t t1 时时:uC=UZ(R1R1+ R2UZ + UZ ）et- toRC t = t1 时:uC= u+ H =R1R1+ R2UZ可得：T1= t1 t0=RC ln( 1+2R1R2)2R1 且：T2= t2 t1=RC ln( 1+R2)T= T2 + T1=2RC ln( 1+2R1R2)T f0=12RC ln( 1+=2R1R21)上页下页第6章返回3.3.占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器 555 555集成定时器是一种模拟电路和数集成定时器是一种模拟电路和数字电路结合的中规模集成电路。字电路结合的中规模集成电路。

13、 常用的常用的555555定时器有：定时器有： 双极型定时器双极型定时器5G1555 5G1555 CMOS CMOS定时器定时器CB7555CB75556.2.2 用555集成定时器构成的多谐振荡器第6章上页下页返回RDSDQQ4+C1C2C1输出为1，C2输出为0Q为0，T截止，输出为1当U6 UDD， U2 UDD时3231RT上页下页18RRR7265控制端控制端(CO)阈值端阈值端(TH)放电晶体管放电晶体管分压器分压器比较器比较器31G反相器反相器放电端放电端 (D)+UDD复位输出端输出端GND10011 1、555555集成定时器的工作原理集成定时器的工作原理RS触发器触发器当

14、U6 UDD， U2 UDD时3231C1输出为0，C2输出为101Q为1，T导通，输出为010 0第6章触发端触发端(TR)返回输输 入入输输 出出THU6）TR （U2）复位端R输出放电管T X X 0 0 导通 UDD UDD 1 1 截止3231 UDD UDD 1 0 导通3231 UDD UDD 1 不变 不变3231上页下页555555定时器功能表定时器功能表GND第6章56271841+C1+C2RDSDQQG3RRRRT+UDD放电晶体管复位输出端输出端控制端控制端(CO)阈值端阈值端(TH)触发端触发端(TR)放电端放电端 (D)返回4+C2TN上页下页TH3D+UDDGN

15、DCB7555CB7555集成定时器的电路结构图集成定时器的电路结构图第6章TR返回111111C1+C2+RRRCORD865271OUTQ上页下页2. 2. 由由555555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器 多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时不需要外加脉冲信号，就能输出一定频率的矩同时不需要外加脉冲信号，就能输出一定频率的矩形脉冲。形脉冲。第一暂态第二暂态第6章返回+UDDu08 473625555工作原理工作原理上页下页第6章00u03UDD23UDD1ucu2） UDD ，u6 UDD，T截止， 输出u0= 1 ，313

16、2 uc上升 ，ucu2） UDD ，u6 UDD，（保持不变）3132接通UDD， C充电， uc上升， ucu2） UDD ，u6 UDD，T导通，C放电， 输出Q=03132C放电C放电，uc下降 u2 UDD ，u6 UDD，T截止， 输出u0= 1 ，C又充电31321 1 0 0 1 1T1 =（R1+R2Cln2 0.7R1+R2CT1C充电 放电R1R20.01ufCttTHU6）TR （U2）放电管T1 1 1 1 截止截止Ruo32 UDD31 UDD2 UDD3 UDD131 0 1 0 导导通通32 UDD UDD131 1 不变不变 不变不变uc1返回T2= R2Cl

17、n2 0.7 R2CT2T = T1 + T2 0.7R1+2R2CT上页下页 555 555定时器应用举例定时器应用举例1 1、 如图为一防盗报警电路，试说明其工作原理。如图为一防盗报警电路，试说明其工作原理。 由由555555构成何种电路？构成何种电路？ 铜丝不断时，输出为何种状态？铜丝不断时，输出为何种状态？ 铜丝被碰断后，输出为何种波形？铜丝被碰断后，输出为何种波形？64755558132S6V100F0.01F0.01F100k5.1k50k8ab+细铜丝第6章返回上页下页 2 2、 如图为一门铃电路，试说明其工作原理。如图为一门铃电路，试说明其工作原理。8 473621 5555S

18、B+5V100F0.01F0.01F100k5.1k第6章返回上页下页 3 3、 如图为一模拟公安警车音响的电路，试说如图为一模拟公安警车音响的电路，试说 明其工作原理。明其工作原理。第6章返回100F0.01F47k4.7kR1R2R3R4R5R6C1C2C3C4T84762154.7k10k100k2.7k0.01F100F+CB7555CB7555IC1IC2+UDD515V）6.3 6.3 单稳态触发器和施密特单稳态触发器和施密特触发器触发器6.3.1 用555集成定时器构成的单稳态触发器6.3.2 用555集成定时器构成的施密特触发器上页下页第6章返回上页下页第6章 双稳态触发器，有

19、两个稳定状态，从一个稳态翻 转为另一个稳态必须靠脉冲信号触发，脉冲消失 后，稳态一直保持。 单稳态触发器在脉冲信号未加之前，处于稳定状 态，经信号触发后，触发器翻转到新的状态，经 过一定延时后触发器又自动翻转到原来的稳定状 态。所以只有一种稳定状态。返回6.3.1 用555集成定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器上页下页第6章C2+RDSDQQGR1TRRR+C1 设uC = 0，当ui = 1未来信号）电容C被充电，1 11 1 设Q = 0，Q = 1时 ，T导通，C放电， uc 0 C1输出为“1”，输出“0保持不变。0 01 1001 10 01 1C放电1 11 11 1

20、0 0返回RC复位+UDDuouiuCC1、 C2输出高电平，输出端保持原状态不变。分两种情况讨论 设Q = 1，Q = 0时 ，T截止，C充电，ucuc UCC ，C1输出为“0” ，32T又导通， C放电， C1输出为“1”，输出“0”。当无触发信号时，触发器将为Q = 0的稳定状态。上页下页第6章uouittt当无触发信号时，触发器处于其输出u0 = “0的稳定状态当有输入信号时， ui UDD ，C2输出为“0”，Q = “1”， Q = “0”，T截止，C充电13uc 上升Uc UDD ， ui UDD ，C1为“1”，C2为“1”，输出保持不变231323当uc UDD 时，使C1

21、输出为“0” ，Q = “0”，Q = “1” 0 01 10 01 1T导通，uc 放电 ，回到无触发信号时稳态返回+UDDC2+RDSD QQR1RRR+C1uouiRC0 00 0101 11 10 01 11 1UDD23UDD13uC输出矩形脉冲宽度输出矩形脉冲宽度 tW = RCIn3 1.1RC上页下页 如图为一简单的具有自动关断功能的照明如图为一简单的具有自动关断功能的照明灯电路，试说明其工作原理。灯电路，试说明其工作原理。第6章返回例例6.3.14.7M4.7M1k1M200F8476213CB7555ICTHDTRRD8 4 27361555+6VLED50F200k金属片+上页 如图为一简易触摸开关电路，当手模金属如图为一简易触摸开关电路，当手模金属片时片时, ,发光二极管发光二极管LEDLED亮，经过一定时间，发光二极亮，经过一定时间，发光二极管熄灭。管熄灭。55555