三角波发生器

1、三角波发生器第一页，共39页。0U+HuctU+LUOMuo0t- UOMT上节回顾：方波发生器上节回顾：方波发生器+RR1R2C+ucuo第二页，共39页。思考题：思考题：点点 b 是电位器是电位器 RW 的中点，点的中点，点 a 和点和点 c 是是 b 的上方和下方的某点的上方和下方的某点 。试定性画出点。试定性画出点电位器可动端分别处于电位器可动端分别处于 a、b、c 三点时的三点时的 uo - uc 相对应的波形图。相对应的波形图。-+RWR1R2CucuoD1D2abc设设Rwa RwcUOMuo0t- UOM第三页，共39页。反向积分器反向积分器方波发生器方波发生器10.2 三角波

2、发生器三角波发生器矩形波经积分电路便可产生三角波，但是此矩形波经积分电路便可产生三角波，但是此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。分器饱和。+R1R3R4C1uc_uo-+C2R5R2三角波发生器电路三角波发生器电路1:1:第四页，共39页。 三角波发生器三角波发生器(续续)UOMuo10t- UOM+R1R3R4C1uc_uo-+C2R5R2uo1 dtuRC1uio第五页，共39页。反相积分器反相积分器上行的迟滞上行的迟滞比较器比较器+A1A2uouo1R02R01RCR2R1特点特点:由由上行的迟滞比较器上行的迟滞比较器和和反相积

3、分器反相积分器级联构成级联构成,迟迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入滞比较器的输出作为反相积分器的输入,反相积分器反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入的输出又作为迟滞比较器的输入.三角波发生器电路三角波发生器电路2:2:第六页，共39页。+uoRR2R1uiom21HURRU om21LURRU 上下门限电压上下门限电压上行的迟滞比较器上行的迟滞比较器U+HU+Luoui0Uom-Uom反相积分器反相积分器 dtuRC1uioui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uomuo-+CRRui回顾回顾:第七页，共39页。+A1A2uouo1R02R01RCR2R1(1)设设t=0时时, uo1=

4、+UOM , uc (0) =0 , uo=0u1+u1+ =o212uRRR o1211uRRR +=OM211URRR u1-=0, uo1保持保持+ UOMUOMuo10t- UOM三角波发生器电路三角波发生器电路2 2 (续续) : :第八页，共39页。+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+(2)t=0 t1: uo1 (0) =+UOM , uo(0) =0 dtuRC1uo1o=-OMURCtt=t1: uo (t=t1) = OM21LURRU uo1从从+UOM -UOMt1UOMuo10t- UOMU+LU+Huo(a)(b)21RCRRt1=将将(b)式代式代入

5、入(a)式式,可解出可解出:三角波发生器电路三角波发生器电路2 2 (续续) : :第九页，共39页。+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+(3)t= t1 t2: uo1 (t1) =-UOM , uo (t1) = U+L t=t2: uo (t=t2) = OM21HURRU uo1从从-UOM +UOM21RCRRt2=3可解出可解出:UOMuo10t- UOMt1U+LU+Huo uo (t1) u dt=uRC1o1o+OMURC(t-t1)OM21URR t1tt2三角波发生器电路三角波发生器电路2 2 (续续) : :第十页，共39页。(4)t= t2 t3: uo

6、1 (t2) =+UOM , uo (t2) = U+H t=t3: uo (t=t3) = OM21+LURRU uo1从从+UOM -UOM21RCRRt3=5可解出可解出: uo (t2) u dt=uRC1o1o-OMURC(t-t2)OM21URRt2t+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+UOMuo10t- UOMt1U+LU+Huot2三角波发生器电路三角波发生器电路2 2 (续续) : :t3第十一页，共39页。+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+三角波发生器电路三角波发生器电路2 2 (续续) : :UOMuo10t- UOMt1U+LU+Huot2

7、t321RCRR三角波周期三角波周期: T=2(t2-t1)=4T21RCRRt1=21RCRRt2=3t3=521RCRR三角波频率三角波频率: f=1/T第十二页，共39页。改型电路改型电路1调整电位器调整电位器RW可以使三角波上下移动可以使三角波上下移动,而且而且使三角波正负半周时间不相等使三角波正负半周时间不相等.+A1A2uouo1R02R01RCR2R1+E-ERW第十三页，共39页。改型电路改型电路2tuoT1T2+R2R1-+R R2CuoRUo1被嵌位被嵌位于于UzR决定决定T2,R 决定决定T1第十四页，共39页。uottuoT1T2当当R =0时时+R2R1-+R R2C

8、uoRT1变为变为0三角波发生器三角波发生器, ,锯齿波发生器锯齿波发生器第十五页，共39页。1. 产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理fidXXX改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ dXoXfX10.3 RC正弦波振荡器正弦波振荡器+第十六页，共39页。如果：如果：,ifXX则去掉则去掉,iX仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FdXoXfX反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号。电路的输入信号。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路Fi

9、X+ +dXoXfX第十七页，共39页。fidofdooXXXXFXXAXFAAXXAooiof1基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ +dXoXfX自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导第十八页，共39页。自激振荡条件的推导（续）自激振荡条件的推导（续）基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FdXoXfXfdofdooXXXFXXAX=FAoXoFAo=1自激振荡的条件自激振荡的条件第十九页，共39页。FAAAoof1当当x xi i=0=0时，时，A Ao oF=1F=1foAFA:01则(1)(1)正反馈足够强正反馈足够强, ,输入信号为输入信号为 0 0 时仍有信号

10、输时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。出，这就是产生了自激振荡。(2)(2)要获得非正弦自激振荡要获得非正弦自激振荡, ,反馈回路中必须有反馈回路中必须有RCRC积分电路。积分电路。)()(FA、(3)(3)要获得正弦自激振荡要获得正弦自激振荡, ,反馈回路中必须有选频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：电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：自激振荡条件的推导（续）自激振荡条件的推导（续）第二十页，共39页。所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：（1）振幅条件：）振幅条件：1|AF（2）相位条件：）相位条件：pjjnFA2n是整数是整数相位条件相位条件

11、意味着振荡电路必须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。可以通过调整放大电路的放大倍数达到。因为：因为：AAAj|)(FFFj|)(00自激振荡的条件：自激振荡的条件：1)()(FA00自激振荡条件的推导（续）自激振荡条件的推导（续）第二十一页，共39页。问题：问题：如何启振？如何启振？Uo 是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。是要求输出的幅度。起振时起振时Uo=0，达到稳定振荡时，达到稳定振荡时Uo=B。起振并能稳定振荡的条件：起振并能稳定振荡的条件：111AFBUAFBUAFBUooo时，时，时，第二十二页

12、，共39页。2. RC振荡电路振荡电路用用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡振荡电路，可选用的电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里只介绍选频网络有多种，这里只介绍文文氏桥选频电路氏桥选频电路。R1C1R2C2iUoU第二十三页，共39页。文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUioR1C1R2C2iUoU时，相移为时，相移为0 0。12211CRCR当当第二十四页，共39页。如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：，则：RCfp21012211CRCR21211CCRR01CR0)1()1

13、 (112211221CRCRjCCRRUUio13文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1(31CRCRjo时第二十五页，共39页。文氏桥选频电路文氏桥选频电路)(3100ffffjUUio传递函数：传递函数：2002)(31ffffUUio幅频特性：幅频特性：)(3100ffffarctgj相频特性：相频特性：如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=CfioUU31+90 90 ff0j0jUUio)1(31CRCRjRCfp210第二十六页，共39页。用运放组成的用运放组成的RC振荡器：振荡器：0Aj只有在只有在 f0 处处,0Fj才满足相位条件：才满足相位条件：因为：因为：AF=131F1fF

14、RRAfF2RR uo_+ + RFRCRCRfA=3uouo3A=3同相放大器同相放大器文氏桥选频电路文氏桥选频电路输出正弦波频率：输出正弦波频率：RCfp210第二十七页，共39页。例题例题: :R=1kR=1k ，C=0.1C=0.1 F F，R Rf f=10k=10k 。R RF F为多大时才能为多大时才能起振？振荡频率起振？振荡频率f f0 0= =？Hz Hz uo_+ + RFRCRCRfAF=1，31F1fFRRAA=3=2 10=20k k RCfp210=1592 Hz起振条件：起振条件：fF2RR 第二十八页，共39页。能自行起振的电路能自行起振的电路1半导体半导体热敏

15、电阻热敏电阻起振时起振时R RT T2R2Rf f, , 使使A3,A3,易起振。易起振。当当u uo o幅度自激增长达幅度自激增长达某一值时，某一值时， R RT T=2R=2Rf f，A=3A=3。当当u uo o进一步增大时，进一步增大时， R RT T2R2Rf f , ,使使A3AR121F1fF2RRAF1R2AF 1可调可调A 2RF1+RF2 Rf第三十二页，共39页。LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可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。本节只对用分离

16、元件组成放大电路。本节只对 LC振荡电路做振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。首先介绍一下首先介绍一下 LC 选频网络。选频网络。10.4 LC正弦波振荡器正弦波振荡器第三十三页，共39页。LC10RCLZ 0LCfp210LC 选频网络选频网络(LC并联谐振电路并联谐振电路)CLRuiLici(阻性阻性)LC并联谐振并联谐振特点：特点：谐振时，总路电流很小，支谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。用于选频电路。偿，电路呈阻性。用于选频电路。R为电感线圈中的电阻为电感线圈

17、中的电阻第三十四页，共39页。CLRuiLici例例: LC并联谐振电路中并联谐振电路中, L=1mH, C=0.1 F, R=10 ， U=1V。求求谐振时的谐振时的f0、I0、IC、IL。LCfp210=15924 HzRCLZ0=1000 I0=U/Z0 =1/1000=1 mAIC =U/ ZC =10 mA1 CZC= =100 IL =U/ ZLR =9.95 mA结论结论:并联谐振电路中并联谐振电路中 IC IL I0谐振信号通谐振信号通过互感线圈过互感线圈引出引出第三十五页，共39页。互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别1234磁棒磁棒初级线圈初级线圈次级线圈次级线圈同极性端同极性端1234+第三十六页，共39页。例例1：+ 正反馈正反馈 LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例判断是否是正反馈判断是否是正反馈:用用瞬时极性法瞬时极性法判断判断振荡频率振荡频率:+UCCCC1LLCfp210uo利用利用1：晶