电子技术基础(模拟部分)第五版_第9章

1、9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路*9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路第9章 信号处理与信号产生电路)()()(iosVsVsA j s)(je)j ()j ( AA)()j ( A)j ( A)( )( d)(d)(s 通常用幅频响应来表征滤波电路的特性，若要考察滤波电路对失真的影响，则需考虑相位和时延响应。只有

2、当相位响应()做线性变化，时延响应()为常数时，才能避免失真。相位失真幅度失真频率失真线性失真线性失真非线性失真非线性失真在幅频响应内，把能通过信号的频率范围定义为通带通带，把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带阻带。通带与阻带的界限频率称截止频率截止频率。理想滤波器在通带内应为零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内，幅度应该衰减到零。按照阻带和通带的位置不同，可以做如下分类： A0低频增益；H截止角频率；带宽 H/2低通滤波电路低通滤波电路LPF高于L均为通带，理论上BW=，实际上高通滤波器的带宽也是有限的。两个阻带，一个通带。H高边截止角频率，L低边截止角频率，带宽 (H -L)/2，0

3、中心角频率。带阻滤波电路带阻滤波电路BEF全通滤波电路全通滤波电路APF一个阻带，两个通带。其功能是衰减LH间的信号。0中心角频率。无阻带，通带是从零到无穷大，但相移大小随频率变化。图9.2.1 一阶低通滤波电路（a）带同相比例放大电路（b）幅频响应 由一级RC低通电路输出端加上电压跟随器，使之能与负载隔离开，构成了简单的一阶有源滤波电路，这样利用到了集成运放输出阻抗低，带负载能力强的特点。如果希望电路还能起放大作用，将电压跟随器改成同相比例放大电路即可。如图所示。c01)( sAsA 1f01RRA 通带电压增益A0是=0时输出电压vO与输入电压vi的比值，也就是同相比例放大电路的电压增益A

4、VF。RC1c 2c0)(1)j ( AAc01)( sAsA C就是-3dB截止角频率H。 低通电路中的低通电路中的R和和C交换交换位置便构成高通滤波电路位置便构成高通滤波电路1fF1RRAV )()(PoFsVsVAV )(/1/1)(APsVsCRsCsV RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()(oA 0)()(PA RsVsV)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F0VAA RC1c )()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 2cc2c0sQsAsA2)(时时，即即当当 3 03 FF VVAA j

5、s2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 2cc)(1arctg)( Q观察Q=0.707的曲线，通带内幅频曲线平坦，当/C=1时，20lg|A(j)/A0|=-3dB，当/C=10时，20lg|A(j)/A0|=-40dB。这表明二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果更好。 由|A(j)|表达式，当=0时，|A(j)|=A0；当时，|A(j)|0。符合低通滤波器的特性。图中画出不同Q值下的幅频曲线。最常用的低通有源滤波电路有三种：巴特沃斯、切比雪夫和贝塞尔滤波电路。高阶有源滤波电路的种类高阶有源滤波电路的种类不同的滤波电路在幅频和相频两方面有不同的重点，不可能都达到理想要求。巴特沃

6、斯巴特沃斯滤波电路的幅频响应在通带内具有最平幅度特性，但从通带到阻带衰减较慢；切比雪夫切比雪夫滤波电路能迅速衰减，但允许通带内有一定纹波；贝塞尔贝塞尔滤波电路着重于相频响应，相移与频率基本成正比，群时延基本恒定，波形失真较小。对于上述的二阶有源滤波器，若选取不同的RC值，可得到不同频率响应曲线，这种工程上使用的滤波器称为巴特沃斯巴特沃斯、切切比雪夫比雪夫和贝塞尔滤波器贝塞尔滤波器，常用查表式软件计算来确定参数。2n0)/(1)(cAjA 总的幅频响应消除了峰值，使得四阶电路幅频响应的平坦部分得到扩展，体现了巴特沃斯巴特沃斯低通滤波器的特点。2cc220)( sQssAsA2c22c0)(1)(

7、1lg20)j (lg20QAA RCC1F31VAQ2n0)/(1)( cAjA 归一化幅频响应归一化幅频响应当c时，传递函数随增加以n20dB/10倍频程上升。这些都是高通滤波器的特性。随着n的增加，幅频特性更加接近理想值。当时，|A(j)|A0；当0时，|A(j)|0；当=c时，|A(j)|=20A，c是3dB的截止角频率。 11H1CR 22L1CR HL 对比带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应，将低通与高通滤波电路相串联，就可以构成带通滤波电路。试设计一个带通滤波电路。要求（1）信号通过频率范围f在100Hz至10kHz之间；（2）滤波电路在1kHz的幅频响应必须在

8、1dB范围内，而在100Hz至10kHz滤波电路的幅频响应衰减应当在1kHz的3dB范围呢；（3）在10Hz的幅频衰减应为26dB，而在100kHz的幅频衰减应为16dB。解：（1）电路的方案选择设计100Hz至10kHz的带通滤波电路，通带内为单位增益(0dB)。因此，低通滤波电路和高通滤波电路的截止频率分别为fH=10kHz和fL=100Hz。由阻带衰减的速度，选择二阶滤波电路，有源器件采用运放CF412（LF412），串联构成了带通滤波电路。查表9.3.1找到二阶巴特沃斯滤波器的AVF1=1.586，两级巴特沃斯滤波器串联后的通带电压增益(AVF1)2=2.515，因为题目要求通带增益为

9、0dB（也就是1），因此在低通滤波器输入部分加入了由R1，R2组成的分压器，衰减信号，以抵消2.515的增益。选用元件需考虑元件参数误差对于传递函数的影响。规定电阻值容差1%，电容值容差5%，每一个电路包含若干电阻器和两个电容器，实际截止频率可能存在的较大误差（10%），为了保证100Hz和10kHz处衰减不大于3dB，以额定截止频率90Hz和11kHz进行设计。确定实际截止频率确定实际截止频率。（2）元件参数的选择和计算运放电路的电阻通常选为几千欧到几十千欧，因此低通级电路的电容选为1000pF，高通级电路的电容选为0.1uF，由c=1/RC，计算精确的电阻值。算得R3=14.47k，可以选

10、择标准电阻R3=14k。对于高通级，C=0.1uF，fL=90Hz，求得R7=R8=18k。由截止频率确定由截止频率确定R、C值。值。要尽量使运放同相输入端和反相输入端对地直流电阻相同，选择R5=68k，R10=82k，由R4=(AVF-1)R5=39.8k，R9=(AVF-1)R10=48k。由输入端对地电阻相同确定同相比由输入端对地电阻相同确定同相比例放大电路的电阻。例放大电路的电阻。信号源vI通过R1和R2衰减，这一部分电路的输出电阻应该等于低通级电阻R3。整个滤波电路的通带增益是电压器比值和滤波器部分增益的乘积，应等于单位增益。因此R1R2/(R1+R2)=R3，(AVF1)2R2/(

11、R1+R2)=1，解R1=35.7k，R2=23.2k。确定分压器的电阻确定分压器的电阻。（3）仿真实验使用SPICE对电路进行仿真实验，随机对电路元件参数选择20组，20次仿真实验表明，都满足滤波器电路的技术要求。 2FF)()-(31)(sCRsCRAsCRAsAVV FF0-3VVAAA RC10 F31VAQ 20000)(1)( sQsQsAsA -jQAjA0001）（0既是特征角频率，也是中心角频率。令s=j代入A(s)，得到上式表明，当=0时，电路有最大电压增益，|A(j0)|=A0,是带通滤波器的通带电压增益。幅频响应曲线如图，Q值越高，通带越窄。HL 双双T T带阻滤波电路

12、带阻滤波电路实现带阻滤波器的方案二，双T带阻滤波电路。 200202211ss-AsAsVsVA(s)VFVFio由节点导纳方程求出传递函数。 200200111jjQjA)jA(其中0=1/RC，特征角频率，也是带阻滤波器的中心角频率；A0=AVF为带阻滤波器的通带电压增益；Q=1/2(2-A0)代入S=j，则有阻滤波电路的幅频特性阻滤波电路的幅频特性 若若A0=1，则，则Q=0.5，A0增加，增加，Q值升高。当值升高。当A0趋近于趋近于2时，时，Q趋趋于无穷大。因此于无穷大。因此A0越接近越接近2，|A(j)|越大，带阻滤波电路的选频越大，带阻滤波电路的选频特性愈好，阻断的频率范围愈窄特性

13、愈好，阻断的频率范围愈窄.（b b）正弦波振荡电路方框图）正弦波振荡电路方框图 正弦波振荡电路正弦波振荡电路：没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。如图a所示，表示接成正反馈时，放大电路在输入信号Xi=0的框图。（a a）正反馈放大电路方框图）正反馈放大电路方框图改画一下，得到b图。由图可知，如放大电路输入端（1端）外接一定频率，一定幅度的正弦信号Xa，经过基本放大电路和反馈网络后，在反馈网络输出端（2端），得到反馈信号Xf。如果Xa和Xf在大小和相位上都一致，就可以除去外接信号Xa，而将1，2端连接起来形成闭环系统，输出端就可能继续维持与开环时一样的输出信号。1 FA， faXX faf

14、a AFFAFA1)()( FA2)()(fan 1-FA1FA负反馈放大电路的自激条件负反馈放大电路的自激条件振荡电路的振荡条件振荡电路的振荡条件都要求环路增益幅值等于都要求环路增益幅值等于1，由于比，由于比较环节输入端的较环节输入端的“+”，“-”不一样，不一样，所以环路增益的相位条件不一致。所以环路增益的相位条件不一致。（比较（比较p.363式式7.8.2与式与式9.5.3）。）。 （正（正/ /负反馈振荡的对比）负反馈振荡的对比）振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决定。一个正弦波振荡电路只一个正弦波振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率就是f0

15、。选频网络可以设置在放大电路A中，也可设置在反馈网络F中。由R、C组成的选频网络振荡电路称RC振荡电路振荡电路（ 1Hz 1MHz），由LC元件组成的选频网络的振荡电路称LC振荡电振荡电路路（1MHz以上）。这就要求在AF环路中包含一个具有选频特性的网络，简称选频网络选频网络。1FA振荡电路是单口网络，无需输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声以及电源接通扰动噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大被放大，成为振荡电路的输出信号。起振条件：1FA2)()(fan1 AF。 1 AF欲使振荡电路能自行建立振荡，就必须满足AF1的条件。这样振荡电路就有可能自激，最后趋

16、于稳定平衡。在正弦波正弦波振荡电路振荡电路中的放大器件工作在线性区和接近线性区，可以近似线性电路处理。RC正弦波振荡电路有桥式振荡电路、双T网络式和移相式振荡电路等，这里主要讨论桥式振荡电路。9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路RC桥式振荡电路桥式振荡电路由两部分构成：放大放大电路电路AV和选频网络选频网络FV。AV由集成运放组成的电压串联负反馈放大电路，利用了输入阻抗高和输出阻抗低的特点。FV由Z1、Z2组成，兼做正反馈网络。)()()(ofsVsVsFV 212ZZZ 2)(31sCRsCRsCR j sRC10 )( j3100 VF2002)(31 VF3)(arctg00f 20

17、02)(31 VF3)(arctg00f RCffRC21 100 或或 31max VF0f 0f RC10 2fan 311f RRAV1313 VVFARCf210 RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波热敏电阻热敏电阻311f RRAV1 VVFA oV oI 功功耗耗 fR 温度温度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA VA31DS3p3 RRRAV oV )(GS负负值值V DSR1 VVFA VA34 CRD、 vDS iD vGS=0V -1V -2V -3V 3 VA可变电阻区，可变电阻区，斜率随斜率随vG

18、S不不同而变化同而变化采用非线性元件采用非线性元件4二极管二极管稳幅原理稳幅原理 oV3 VA1 VVFA稳幅稳幅 VA31132 RRRAV起振时起振时联联支支路路的的等等效效电电阻阻并并和和、是是其其中中2133DD RR 3R4. 稳幅措施稳幅措施稳幅环节稳幅环节例9.6.1 图9.6.4 所示为移相式正弦波振荡电路，试简述其工作原理。每节每节RC 电路都是相位超前电路，相位移小于电路都是相位超前电路，相位移小于90。当相位。当相位移接近移接近90 时，其频率必须是很低的，这样时，其频率必须是很低的，这样R 两端输出电两端输出电压与输入电压的幅值比接近零，所以，压与输入电压的幅值比接近零

19、，所以，两节两节RC 电路组成的电路组成的反馈网络反馈网络(兼选频网络兼选频网络)是不能满足振荡的相位条件的。是不能满足振荡的相位条件的。有3 节RC 移相网络，其最大相移可接近270 ，因此，有可能在特定频率儿下移相180，即f = 180 。考虑到放大电路产生的相移(运放的输出与反相输入端比较) a=180 则有则有a+f=360或者或者0。只要适当调节Rf的值，使Av适当，就可同时满足相位和振幅条件，产生正弦振荡。电路组成：放大、反馈、选频和稳幅等基本部分电路组成：放大、反馈、选频和稳幅等基本部分分析放大电路能否正常工作。对分立元件电路，看静态工分析放大电路能否正常工作。对分立元件电路，

20、看静态工作点是否合适；对集成运放，看输入端是否有直流通路。作点是否合适；对集成运放，看输入端是否有直流通路。自激的条件自激的条件a利用瞬时极性法检查相位平衡条件。利用瞬时极性法检查相位平衡条件。b检查幅值平衡条件。既要能起振，又要能稳幅。检查幅值平衡条件。既要能起振，又要能稳幅。根据选频网络参数，估算振荡频率根据选频网络参数，估算振荡频率f0.正弦振荡电路的分析方法9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路9.7.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路9.7.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路9.7.1 LC选频放大电路选频放大电路9.7.

21、1 LC选频放大电路选频放大电路LRCLRCZ jj1)j(j1 等效损耗电阻等效损耗电阻)1j(CLRCLZ 一般有一般有LR 则则1. 并联谐振回路并联谐振回路（1）当）当LC01时，电路谐振。时，电路谐振。为谐振频率为谐振频率LC10（2）谐振时，回路的等效阻抗为纯阻性，阻抗最大）谐振时，回路的等效阻抗为纯阻性，阻抗最大CQLQRCLZ000CLRRCRLQ1100为品质因数。此时此时 与与 同相位。同相位。sIOV有如下特点：有如下特点：9.7.1 LC选频放大电路选频放大电路)1j(CLRCLZ （3）输入电流IS和回路电流IC或IL的关系。可见，在谐振时，可见，在谐振时，LC并联电

22、路的支路电路比输入电流并联电路的支路电路比输入电流IS大大得多，得多， IS可以忽略。可以忽略。9.7.1 LC选频放大电路选频放大电路LC并联谐振回路的频率响应曲线并联谐振回路的频率响应曲线（a）幅频响应）幅频响应 （b）相频响应）相频响应 （1）幅频响应：当）幅频响应：当=0时，回路等效阻抗最大；当时，回路等效阻抗最大；当偏离偏离0时，等效阻抗将减小。时，等效阻抗将减小。（2）相频响应：当）相频响应：当0时，相对失谐为正，等效阻抗为电容性时，相对失谐为正，等效阻抗为电容性，Z的相角为负，的相角为负，VO滞后于滞后于Is。反之，则为电感性，。反之，则为电感性，VO超前于超前于Is。（3）谐振

23、曲线的形状与）谐振曲线的形状与Q有关，有关，Q越大，谐振曲线越尖锐越大，谐振曲线越尖锐，相角变化也越快。，相角变化也越快。9.7.1 LC选频放大电路选频放大电路2. 选频放大电路选频放大电路一个由BJT组成的单回路小信号选频放大电路如图9.7.3所示。图中由LC组成并联谐振回路，通过L的抽头与电源正端相连，从而有利于实际阻抗匹配LC 选频放大电路是构成LC 正弦波振荡器的基础。LC并联谐振电路Q 值高，选频性能好，即使电流有失真、输出电压也基本为正弦形。9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路1. 电路结构电路结构是采用JFET的变压器反馈式LC振荡电路。图中LC并联谐振回路

24、作为管子的漏极负载，与L串联的电阻R 表示回路的等效损耗。反馈信号通过一变压器二次线圈传送到栅极回路。Rg，Cg是用来产生栅偏压的。2. 相位平衡条件相位平衡条件9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路在谐振频率在谐振频率 的情况下，的情况下， LC 回路回路呈纯电阻性质呈纯电阻性质.并且数值最大并且数值最大|Z|= L/ (RC). LC01整个闭合环路的相位移为整个闭合环路的相位移为a+f= 180+180=360 ， 满足了相满足了相位平衡条件。位平衡条件。同时根据图中标出的变压器的同名端符号同时根据图中标出的变压器的同名端符号“ ”，二次线圈又引，二次线圈又引入了入了1

25、80的相位移，即的相位移，即f=180 。 JFET 的漏极输出电压与栅极输入电压的漏极输出电压与栅极输入电压将产生将产生180的相位移，即的相位移，即a=180 。3. 幅值平衡条件幅值平衡条件9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路为了确保电路能振荡，还必须满足振幅条件，交流等效电路模型如图9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路场效应管的电压放大系数 = gm rds，放大电路的电压增益为反馈系数由幅值平衡条件，得当RRC/(M -L) 。9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路电路的栅偏压是由Rg、Cg所产生的。 在建立振荡的过程中，它们

26、的栅源极间起整流元件的作用，栅极为正极，源极为负极， Rg、Cg为整流电路的负载。当时间常数g= RgCg大于振荡信号的周期时，电容C将被充电到接近栅极信号电压的峰值，此电压就是电路的栅偏压VG。9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路开始时，由于栅偏压VGS = 0 ，管子的跨导gm较大，此时， AF1 ，易于起振。DnmiKg2随着振幅的不断增长，栅偏压|VGS|增加(更负) ，管子的工作点下移， gm值减小，直至AF=1 ，振荡趋于稳定自偏压环节和管子的非线性能够自动地调整输出幅度。gm 值可以理解为确定振幅的平均跨导值值可以理解为确定振幅的平均跨导值9.7.2 变压器反

27、馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路由图可知，漏极电流ID为非正弦形，但是由于漏极负载是LC并联谐振回路，选择性较强，所以输出波形还是正弦波(用第三个线圈耦合输出，图中未画出) 这种工作状态是不同于RC振荡电路的，在RC振荡电路中，放大器件是工作于线性放大区。9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路用用BJT 组成的变压器反馈式组成的变压器反馈式LC 振荡电路。振荡电路。Rb1、Re、Rb2稳定管子的静态稳定管子的静态工作点，工作点，Ce和和C1均为交流旁路均为交流旁路电容。电容。选用 较大的管子(例如 50) 或增加变压器一次侧和二次侧之间的耦合程度(增加互感M) ， 或增加

28、二次线圈的匝数，都可使电路易于起振。9.7.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路仍然由仍然由LC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络A. 若中间点交流接地，则首端与尾端若中间点交流接地，则首端与尾端 相位相反。相位相反。1. 三点式三点式LC并联电路并联电路中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。间。三点的相位关系三点的相位关系B. 若首端或尾端交流接地，则其他两若首端或尾端交流接地，则其他两 端相位相同。端相位相同。9.7.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路2. 电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路相位平衡条件相位平衡条件振幅平衡条件振幅平衡

29、条件考虑L1 、L2间的互感，电路的振荡频率可近似表示为由于AV 较大，只要适当选取L2/L1的比值，加大L2(或减小L1)时，有利于起振。缺点：反馈电压缺点：反馈电压Vf 取自取自L2上，对高次谐波上，对高次谐波(相当于相当于f0 而言而言)阻抗大，阻抗大，因而引起振荡回路输出谐波分量增大，输出波形不理想。因而引起振荡回路输出谐波分量增大，输出波形不理想。9.7.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路3. 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路扼流线圈LC的作用相位平衡条件相位平衡条件振幅平衡条件振幅平衡条件特点：由于反馈电压是从电容特点：由于反馈电压是从电容(C(C2 2) )两端取出，对高次

30、谐波阻两端取出，对高次谐波阻抗小，因而可将高次谐波滤除，所以输出波形好。抗小，因而可将高次谐波滤除，所以输出波形好。9.7.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。值越高，选频特性越好，频率越稳定。1. 频率稳定问题频率稳定问题频率稳定度一般由频率稳定度一般由 来衡量来衡量0ff频率偏移量。频率偏移量。f 0f振荡频率。振荡频率。LC振荡电路振荡电路 Q 数百数百石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 Q 10 000 500 000为了提高Q值，应尽量减小回路的损耗电阻R并加大L/C 值。9.7.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路2. 石英晶体的基本特性与等效电路

31、石英晶体的基本特性与等效电路结构结构极板间加电场极板间加电场极板间加机械力极板间加机械力晶体机械变形晶体机械变形晶体产生电场晶体产生电场压电效应压电效应交变电压交变电压机械振动机械振动交变电压交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大固有频率时，振幅最大压电谐振压电谐振9.7.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路2. 石英晶体的基本特性与等效电路石英晶体的基本特性与等效电路石英晶体(a)的压电谐振现象可以用如图（b）所示的电路模型来表示C0为切片与金属板构成的静电电容，L和C分别模拟晶体的质

32、量(代表惯性)和弹性，而晶片振动时，因摩擦而造成的损耗则用电阻R 来等效。石英晶体高Q的特点在于它具有很高的质量与弹性的比值(等效于L/C) ， 因而它的品质因数Q 处于高达1045105的范围内。LCf21s A. 串联谐振串联谐振特性特性晶体等效阻抗为晶体等效阻抗为纯阻性纯阻性0p121CCLCf B. 并联谐振并联谐振通常通常0CC 0s1CCf 所以所以很很接接近近与与 psff9.7.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路2. 石英晶体的基本特性与等效电路石英晶体的基本特性与等效电路代表符号 电路模型 电抗-频率响应特性 9.7.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路2. 石英晶体的基本

33、特性与等效电路石英晶体的基本特性与等效电路实际使用时外接一小电容实际使用时外接一小电容Cs则新的谐振频率为则新的谐振频率为s0s121CCCLCf 由于由于s0CCC s0s1CCCf 由此看出由此看出 )(21s0ssCCCff；时，时， 0 pssffC sss ffC 时，时，调整调整之之间间变变化化和和在在可可使使 psssfffC 振荡频率主要取决于石英晶体与CS的谐振频率，与石英晶体本身的谐振频率十分接近。9.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路3. 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体作为一个等效电感Leq大，而CS又很小，使得等效Q 值极高。电容三点式LC 振荡

34、电路9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路9.8.2 方波产生电路方波产生电路9.8.3 锯齿波产生电路锯齿波产生电路9.8.1 电压比较器电压比较器单门限电压比较器单门限电压比较器迟滞比较器迟滞比较器集成电压比较器集成电压比较器9.8.1 电压比较器电压比较器，由于，由于|vO |不可能超过不可能超过VM ，特点：特点：1. 单门限电压比较器单门限电压比较器（1）过零比较器）过零比较器开环，开环，虚短虚短不成立不成立增益增益A0大于大于105MI0OVA vv（忽略了放大器输出级的饱和压降）（忽略了放大器输出级的饱和压降）MOmaxV v所以所以当当 |+VCC | = |-VCC |

35、 =VM = 15V，A0=105 时，时，0mV15. 0V1015 50M AV可以认为可以认为vI 0 时，时， vOmax = +VCCvI 0 时，时， vOmax = -VCC（过零比较器）（过零比较器）运算放大器工作在非线性状态下运算放大器工作在非线性状态下 MCCCC VVV 假假设设- -VCCvO+VCC时时， 0MAV|vI|9.8.1 电压比较器电压比较器特点：特点：1. 单门限电压比较器单门限电压比较器（1）过零比较器）过零比较器开环，开环，虚短虚短不成立不成立增益增益A0大于大于105 输入为正负对称的正弦波时，输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。输出为方波。电压

36、传输特性电压传输特性- -VCCvO+VCC9.8.1 电压比较器电压比较器1. 单门限电压比较器单门限电压比较器（2）门限电压不为门限电压不为零的比较器零的比较器电压传输特性电压传输特性（门限电压为（门限电压为VREF）9.8.1 电压比较器电压比较器1. 单门限电压比较器单门限电压比较器（2）门限电压不为门限电压不为零的比较器零的比较器（门限电压为（门限电压为VREF）(a) VREF0时时(b) VREF2V时时 (c) VREF4V时时vI为峰值为峰值6V的三角波，设的三角波，设VCC12V，运放为理想器件。，运放为理想器件。 解：解：例例：图示为另一种形式的单门限电压比较器，试求出其

37、门限电压：图示为另一种形式的单门限电压比较器，试求出其门限电压(阈阈值电压值电压)VT，画出其电压传输特性。设运放输出的高、低电平分别为，画出其电压传输特性。设运放输出的高、低电平分别为VOH和和VOL。 利用叠加定理可得利用叠加定理可得I211REF212PvvRRRVRRR 理想情况下，输出电压发生跳变时理想情况下，输出电压发生跳变时对应的对应的vPvN0，即，即0I1REF2 vRVR门限电压门限电压REF12IT)(VRRV v单门限比较器的抗干扰能力弱单门限比较器的抗干扰能力弱应为高电平应为高电平错误电平错误电平9.8.1 电压比较器电压比较器2. 迟滞比较器迟滞比较器（1）电路组成电路组成（2）门限电压门限电压为门限电压，为门限电压， Pv门限电压门限电压的的两两个个的的两两个个电电压压值值可可得得有有关关，对对应应于于与与而而POOPvvvv)( OLOPI低电平低电平时，时，V vvv)( OHOPI高电平高电平时，时，V vvv21OH221REF1TRRVRRRVRV 21OL221REF1TRRVRRRVRV 上门限电压上门限电压下门限电压下门限电压回差电压回差电压21OLOH2TTT)(RRVVRVVV 9.8.1 电压比较器电压比较器2. 迟滞比较器迟滞比较器（3 3）传输特性传输特性21OH221REF1TRRVRRRVRV