模拟电子技术基础第8章

1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础8 信号发生器信号发生器 发生器发生器按产生的波形特点可分为按产生的波形特点可分为正弦波信号发生器正弦波信号发生器非正弦波信号发生器非正弦波信号发生器8.1 正弦波信号发生器正弦波信号发生器 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础8.1.1 正弦波自激振荡的基本原理正弦波自激振荡的基本原理 正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的信号发生器常称为振荡器信号发生器常称为振荡器1产生正弦波自激振荡的平衡条件产生正弦波自激振荡的平衡条件 .正正反馈网络反馈网络放大环节放大环节.XoAF.

2、XidXf自激振荡原自激振荡原理方框图理方框图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础输入输入Xid.反馈反馈Xf=FXo. .输出输出Xo= AXid. .放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F如果如果Xf=Xid.可在输出端继续维持原有的输出信号可在输出端继续维持原有的输出信号正反馈正反馈工作原理工作原理上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由由.idofAFXFXX idfXX 及及知电路产生自激振荡的平衡条件为知电路产生自激振荡的平衡条件为 1 AF 输入输入Xid.反馈反馈Xf=FXo. .输出输出Xo= AXid. .放大环节放大环节 A正正

3、反馈网络反馈网络 F如果如果Xf=Xid.上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 幅度平衡条件幅度平衡条件 1 AF(2) 相位平衡条件相位平衡条件 ,2102 ，nnFA 上式可分解为上式可分解为AAA FFF 1 AF 式式中中上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础一个振荡器，只在振荡频率一个振荡器，只在振荡频率f0时时满足相位平衡条件。满足相位平衡条件。平衡条件讨论平衡条件讨论a. 相位平衡条件相位平衡条件在电路中应包含选频网络在电路中应包含选频网络放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页返回返回模拟电子技

4、术基础模拟电子技术基础1 AF若若 , ,则电路减幅振荡，最后停止振荡则电路减幅振荡，最后停止振荡。1 AF若若 ，电路增幅振荡。，电路增幅振荡。b. 幅度平衡条件幅度平衡条件AF=1是是维持等幅振荡的唯一条件维持等幅振荡的唯一条件放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定 振荡电路的起振条件：振荡电路的起振条件：AF 1AF 1,2102 ，nnFA AF=1只能只能维持振荡，但不能建立振荡。维持振荡，但不能建立振荡。AF 1输出幅值越来越大，最后出现非线性失真。输出幅值越来越大，

5、最后出现非线性失真。放大电路中还应包含稳幅环节放大电路中还应包含稳幅环节上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础id0UomUOidfmUU A反馈特性反馈特性幅度特性幅度特性F太小太小自激振荡电路的建立过程（自激振荡电路的建立过程（线性反馈）线性反馈）上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础幅度特性幅度特性omUOidfmUU B幅度特性幅度特性非线性反馈非线性反馈非线性反馈非线性反馈上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础AF=1AF 1起振起振维持振荡维持振荡自激振荡电路的起振过程自激振荡电路的起振过程上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基

6、础模拟电子技术基础3正弦波信号发生器组成正弦波信号发生器组成放大环节放大环节正反馈网络正反馈网络选频网络选频网络稳幅环节稳幅环节组成组成4. 正弦波信号发生器的分类正弦波信号发生器的分类 根据选频网络所用元件分为根据选频网络所用元件分为RC型振荡器型振荡器LC型振荡器型振荡器晶体振荡器晶体振荡器上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1文氏电桥振荡器文氏电桥振荡器文氏电桥振荡电路文氏电桥振荡电路移相式振荡电路移相式振荡电路主要类型主要类型双双T网络式振荡电路网络式振荡电路选频网络选频网络反馈网络反馈网络放大电路放大电路8.1.2 RC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器UoRR

7、CCAR1R2+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性CRZ j11 CRZ j1/2 图中图中选频网络选频网络选频网络选频网络Z1Z2RRCCUoUf+ + +UoRRCCAR1R2+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础反馈系数反馈系数)1j(31CRCR CRCRCR j1/)j1(j1/ 212ZZZ ofUUF Z1Z2RRCCUoUf+ + +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础RC10 令令)j(3100 F由此可得由此可得 F 的幅频特性与相频特性的幅频特性与相频特性)

8、1j(31CRCR 即即ofUUF 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础幅频特性幅频特性2002)(31 F当当 0 0时，时，F0当当 时时, ,F0 0当当 = = 0 0时时, ,F= =Fmax=1/3f031/ Ff0幅频特性曲线幅频特性曲线幅频特性分析幅频特性分析上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3)(arctan00 F相频特性相频特性当当 0 0时，时， F 90 当当 时时, , F 90 当当 = = 0 0时时, , F 0 0 ff0 90 90 45 45相相频频特特性性曲曲线线f031/ Ff0幅幅频频特特性性曲曲线线 F

9、=0 ，且，且反馈最强反馈最强可见，当可见，当 = = 0 0时时相频特性分析相频特性分析上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3工作原理工作原理 0f(1) 当当f= 时时(3) 振荡频率振荡频率RCf210 与与同相位同相位UoUf 的幅值最大的幅值最大Uf=/3UoUf221RRRA (2) 当当 3 时，满足振荡条件。时，满足振荡条件。UoRRCCAR1R2+ +A上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础4稳幅措施稳幅措施 (1) 利用二极管稳幅利用二极管稳幅RRCCARWD1D2R1Uo+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础Rt为

10、负温度系数的热敏电阻为负温度系数的热敏电阻(2) 利用非线性热敏电阻稳幅利用非线性热敏电阻稳幅RRCCARWUoRt+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础a. 用用LC并联谐振回路作为选频网络并联谐振回路作为选频网络8.1.3 LC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器b. 主要用来产生主要用来产生1 MHz以上的高频信号以上的高频信号主要特点主要特点c. 频率稳定性较好频率稳定性较好上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础按照反馈方式分为按照反馈方式分为变压器反馈式变压器反馈式电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式LC型正弦波信号发生器类型型正弦波信号

11、发生器类型上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1LC并联谐振回路并联谐振回路RCLZ+ +sIsUCIRLIO|Z|ff0O ff0Q大大Q小小Q大大Q小小阻抗频率特性阻抗频率特性相频特性相频特性上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 谐振频率谐振频率 LCf210 (2) 谐振时的等值电阻谐振时的等值电阻R0 (3) 电路的品质因数电路的品质因数10S RLIIQC RCLIUR ss0ZRmax0 RCLZ+ +sIsUCIRLI上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2选频放大电路选频放大电路 当当f = f0（ LC并联谐振频

12、率）时并联谐振频率）时(1) 输出电压幅值最大输出电压幅值最大(2) 输出与输入电压反相输出与输入电压反相工作原理工作原理放大电路只对谐振频率放大电路只对谐振频率f0的信号有放大作用的信号有放大作用LC并联谐振电路并联谐振电路C+LT+iUB1RB1RCCV CCoUECERBC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 +T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础正反馈的判断正反馈的判断(1) 相位条件相位条件判断的方法判断的方法瞬时极性法瞬时极性法判断的步骤判断的

13、步骤b. 断开反馈回路断开反馈回路a. 假设谐振回假设谐振回路发生谐振路发生谐振+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 加入瞬时极性加入瞬时极性为为 输入电压输入电压Ui A d. 输出电压输出电压Uo极性为极性为 UiUo+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 F e. 反馈反馈电压电压极极性性Uf为为 2 FA f.判断是否满足相判断是否满足相位平衡条件位平衡条件构成正反馈构成正反馈满足相位平衡条件满足相位平衡条件 UiUo+T+N1N2N

14、3B1RB2RBCCLRCCV ECERUf+_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 起振条件起振条件beCrRA 12NNF 因为因为+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER合理地选择电路参数合理地选择电路参数，及变压器的变比，及变压器的变比，可使可使AF1,满足起振满足起振条件。条件。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础LC21 (3) 振荡频率振荡频率CLf 210(4) 电路的特点电路的特点a.调节调节N2方便，起振容易。方便，起振容易。LL+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页返回返回模拟

15、电子技术基础模拟电子技术基础g.受受变压器分布参数的变压器分布参数的限制，振荡频率不能很限制，振荡频率不能很高。高。b. 振荡频率高。振荡频率高。c. 电路的品质因数电路的品质因数高。高。e. 频率稳定性高。频率稳定性高。d. 输出波形好。输出波形好。f. 体积、重量大。体积、重量大。LL+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础4电感三点式正弦振荡电路电感三点式正弦振荡电路 C+T+N2N1ECERB2RB1RL1L2CCV BC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础振荡电路的交流通路振荡电路的交流通路C

16、+T+N2N1ECERB2RB1RL1L2CCV BCTL1RB1/RB2L2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础TL1L2C忽略忽略RB1/RB2简化的交流通路简化的交流通路线圈的三个端子分别与线圈的三个端子分别与T的三个电极的三个电极B、C、E相相连接，故称之为电感三点式振荡电路。连接，故称之为电感三点式振荡电路。TL1RB1/RB2L2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 相位平衡条件的判断相位平衡条件的判断b. 断开反馈回路断开反馈回路a. 假设谐振回假设谐振回路发生谐振路发生谐振TL1L2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟

17、电子技术基础 UiUo相量图相量图c. 加入瞬时极性加入瞬时极性为为 输入电压输入电压Uid. 输出电压输出电压Uo极性为极性为iUUoTL1L2C+_+_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础UiUo相量图相量图ICLf. 电压电压Uf超超前前ICL90ICLUfUf与与Ui同相，同相，满足相位平衡条件满足相位平衡条件e. 电流电流ICL超超前前Uo90Uf +_iUUoTL1L2C+_+_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 幅度条件幅度条件Uf+_TL1L2C由于反馈信号由于反馈信号Uf取自电感取自电感L2，改变电感中间抽头位改变电感中间抽头位

18、置，调整反馈强弱，容置，调整反馈强弱，容易易满足幅度条件。满足幅度条件。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础MLLL221 M为线圈为线圈L1与与L2之间的互感之间的互感 (3) 谐振频率谐振频率LCf210 式中式中TL1L2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(4) 电路特点电路特点 a. 电感电感L1与与L2之间耦合很紧，容易起振。之间耦合很紧，容易起振。b. 输出波形中含有高次谐波，波形较差。输出波形中含有高次谐波，波形较差。UfTL1L2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础5. 电容三点式正弦波振荡电路电容三点式正弦波振

19、荡电路 +T+LCCV CRERECB1RB2RBC1C2C电容器电容器的三个端的三个端子分别与子分别与T的三个的三个电极相连接，故电极相连接，故称之为电容三点称之为电容三点式振荡电路。式振荡电路。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流通路交流通路B2B1B/ RRR +T+LCCV CRERECB1RB2RBC1C2CTLCRBR1C2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础TL1C2C简化的交流通路简化的交流通路TLCRBR1C2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 断开反馈回路断开反馈回路a. 假设谐振回假设谐振回路发生谐

20、振路发生谐振(1) 相位平衡条件的判断相位平衡条件的判断TL1C2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 加入瞬时极性加入瞬时极性为为 输入电压输入电压Ui iU相量图相量图UiUoTL1C2CUod. 输出电压输出电压 Uo极性为极性为上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础UiUoILCILCf. 电压电压Uf滞后滞后ILC90UfUf与与Ui同相，同相，满足相位平衡条件满足相位平衡条件e. 电流电流ILC滞滞后后Uo90相量图相量图Uf iUTL1C2CUo+_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 幅度条件幅度条件反馈电压

21、取自反馈电压取自C2， 改变改变C1/ C2，调整反馈强弱，调整反馈强弱和电路的放大倍数，容和电路的放大倍数，容易易满足幅度条件。满足幅度条件。UfTL1C2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础LCf210 2121CCCCC (3) 谐振频率谐振频率TL1C2C上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(4) 电路特点电路特点a. 容易起振。容易起振。c. 输出波形中高次谐波少，波形好。输出波形中高次谐波少，波形好。c. 改变电容时，容易停振。改变电容时，容易停振。TL1C2Cb. 振荡频率高。振荡频率高。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技

22、术基础改进的电容三点式振荡电路改进的电容三点式振荡电路CLf 210CCCC111121 谐振频率谐振频率L+T+CCV CRERECB1RB2RBC1C2CC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1. 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(a) 各向异性各向异性(b) 具有具有压电效应压电效应8.1.4 晶体振荡器晶体振荡器(1) 压电效应压电效应a. 石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频率当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频率时，振幅急剧增加，这种现象称

23、为压电谐振。时，振幅急剧增加，这种现象称为压电谐振。当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会产生机械变形振动。产生机械变形振动。压电谐振压电谐振压电效应压电效应在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 石英晶体谐振器的结构石英晶体谐振器的结构适当地切片适当地切片涂上银层涂上银层涂上银层涂上银层引出两个电极引出两个电极引出两个电极引出两个电极加装上外壳加装上外壳上页上页下页下页返

24、回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电路符号电路符号上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 等效电路和谐振频率等效电路和谐振频率R 等效晶片振动时内部的摩擦损耗等效晶片振动时内部的摩擦损耗等效电路等效电路C0 两金属电极间形成的静电电容两金属电极间形成的静电电容L 等效晶片振动时的惯性等效晶片振动时的惯性C 等效晶片振动时的弹性等效晶片振动时的弹性RCLC0上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电路特点电路特点a. L很大，很大，C和和R很小。很小。b . Q很高，很高，达达104106。c. 频率稳定度（频率稳定度（f / /f0）很高。）很高。

25、三种振荡电路的频率稳定度三种振荡电路的频率稳定度RC振荡振荡器器 102LC振荡振荡 103 104石英晶体振荡石英晶体振荡 1091011RCLC0上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当忽略当忽略R时，电抗时，电抗)(j10202LCCCCLC CLCCLCX j1jj1)j1j (j100 XRCLC0上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础LCf21s 串联谐振频率串联谐振频率 )(j10202LCCCCLCX 当当ffs时，时，Xfs时，时，X0，电路呈感性。电路呈感性。a. 当当 1 2LC = =0 时时，X=0电路发生串联谐振电路发生串联谐振X

26、RCLC0讨论讨论上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础并联谐振频率并联谐振频率)(j10202LCCCCLCX CCCCLf 00p21 X=b. 当当j (C0+C 2LCC0 ) = 0时时电路发生并联谐振电路发生并联谐振XRCLC0上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础0s1CCf CCCLC 0021LCCCC200 CCCCLf 00p21由于由于CC0spff 故故XRCLC0上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电抗电抗 频率特性频率特性fXO感性感性容性容性fsfp)(j10202LCCCCLCX 由式由式画出石英晶体振荡

27、器的画出石英晶体振荡器的电抗电抗 频率特性频率特性可见可见a. 当当 fsffp 时，电路呈感性。时，电路呈感性。b.当当 f fp 时，电路呈容性。时，电路呈容性。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 (1) 并联型晶体振荡器并联型晶体振荡器 晶体呈感性晶体呈感性谐振频率谐振频率p0sfff T+C1C2RCRE+VCCRB1RB2CB上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流等效电路交流等效电路T+C1C2RCRE+VCCRB1RB2CBCTRLREC1C2C0RC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基

28、础CCCCCCLf 000)(21谐振频率谐振频率2121CCCCC 式中式中)(0CCC 由于由于s021fLCf 故故CTRLREC1C2C0RC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 串联型晶体振荡器串联型晶体振荡器s0ff 谐振频率谐振频率CBC+R+T1T2RE2RC1RB1RB2uo+VCCRE1+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础思思 考考 题题1. 在正弦波发生器中，如果没有选频网络或没有稳在正弦波发生器中，如果没有选频网络或没有稳幅环节，那么电路将分别会出现什么情况？幅环节，那么电路将分别会出现什么情况？2. 电容三点式与电感三点

29、式正弦波振荡电路相比，电容三点式与电感三点式正弦波振荡电路相比，哪个电路输出的波形更好，为什么？哪个电路输出的波形更好，为什么？上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础8.2 非正弦波信号发生器非正弦波信号发生器主要组成部分主要组成部分(1) 具有开关特性的器件（如具有开关特性的器件（如电压比较器、电压比较器、BJT等）等）(2) 反馈网络反馈网络主要作用主要作用 产生高、低电平。产生高、低电平。主要作用主要作用 将输出电压适当地反馈给开关器件将输出电压适当地反馈给开关器件 使之改变输出状态。使之改变输出状态。(3) 延时环节延时环节主要作用主要作用 实现延时，以获得所需要的振

30、荡频率。实现延时，以获得所需要的振荡频率。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础主要特点主要特点振荡条件比较简单，只要反馈信号能使振荡条件比较简单，只要反馈信号能使比较电路状态发生变化，即能产生周期比较电路状态发生变化，即能产生周期性的振荡。性的振荡。 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础8.2.1 方波发生器方波发生器 1. 电路组成电路组成RAuRCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础延迟延迟环节环节迟滞比迟滞比较器较器RAuRCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页返回返回模拟电子

31、技术基础模拟电子技术基础2 工作原理工作原理设设t=0时时uC(0)=0 uO= +UZ则则=+FUZO211RuRRRu )(211RRRF )(Z211URRR RAuRCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础uC按指数规律上升按指数规律上升a. 当当t0时时电容电容C充电充电uOuCOtuO, uC UZ UZ FUZ FUZiCuO、uC波波形图形图 uO=+UZRAuRCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 当当uCFUZ 时时uOuCuR= FUZ uO= UZ FUZ

32、 FUZOtuO, uC UZ UZuO、uC波波形图形图iCRAuRCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 当当uO= UZ时时uR= FUZuOuCOtuO, uC UZ UZ FUZ FUZuO、uC波波形图形图uC按指数规律下降按指数规律下降电容电容C放电放电iCRAuRCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础d. 当当uC R ，输出，输出波形的占空比是大于波形的占空比是大于还是小于还是小于50%？答答 如果电阻如果电阻R+ R ，那么，那么，电容电容C的充电时间将大于的

33、充电时间将大于放电时间，输出波放电时间，输出波形 的 占 空 比 大 于形 的 占 空 比 大 于50%。AuRCR1R2R3uOUZDZu+uuC+R+RD1D2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础8.2.2 三角波和锯齿波发生器三角波和锯齿波发生器1电路组成电路组成迟滞比较器迟滞比较器积分器积分器uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础O212O1211BuRRRuRRRu 图中图中ZO1Uu 2工作原理工作原理 O212Z211)(uRRRURRR uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +上页

34、上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 当当 时时ZO1Uu tuRCutttd11OO tRCU Z输出电压输出电压电容电容 C充电充电uO随时间线性下降随时间线性下降设设uC(0)=0波形图波形图tuO , uO1OuOuO1UZuO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +uC+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础ZO1Uu (2) 当当 时时0B u令令0O212Z211B uRRRURRRuZ21OURRu tuO , uO1OuOuO1UZUZ21Z/ RRU uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +uC+ +得得uO1翻转

35、时的输出电压翻转时的输出电压波形图波形图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 当当 uB0时时tuO , uO1OuOuO1UZUZ21Z/ RRU 21Z/ RRU波形图波形图得得uO1翻转时的输出电压翻转时的输出电压uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +uC+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础21Z/ RRU tuO , uO1OuOuO1UZUZ21Z/ RRU波形图波形图uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +uC+ +uO1 方波方波uO 三角波三角波输出波形输出波形上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟

36、电子技术基础(1) 输出电压幅值输出电压幅值Z21omURRU 3. 主要参数计算主要参数计算(a) 三角波幅值三角波幅值(b) 方波幅值方波幅值ZomUU tuO , uO1OuOuO1UZUZ21Z/ RRU 21Z/ RRU上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 振荡频率振荡频率三角波从零上升到三角波从零上升到Uom的时间是的时间是T/4由图可知由图可知uO1t+UZOuOO+UomtUomUZ4T 40O1omd1TtRuCU由于由于RCTU4Z 40Zd)(1TtRUC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础故电路的振荡周期故电路的振荡周期Zo

37、m4UURCT 214RRCR 振荡频率振荡频率RCRRTf12041 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础R+RD1D2(a)(b)答答 输出波形上升和下降的斜率不等。输出波形上升和下降的斜率不等。uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +uC+ +例例3 如果用图如果用图(a)示电路替代图示电路替代图(b)示电路的电阻示电路的电阻R，那，那么输出电压么输出电压uO的波形如何变化？的波形如何变化？上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础tOuO替代替代RR+RD1D2例例4 在上图示电路中，如果电阻在上图示电路中，如果电阻R+ R ，画出输出，画出

38、输出电压的波形。电压的波形。解解 输出输出信号的波形如右图示。信号的波形如右图示。uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +uC+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 8.2.3 压控振荡器压控振荡器uO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +U+US1. 原理图原理图图中模拟开关图中模拟开关S受控于受控于uOa. 当当uO=+UZ时，开关时，开关S接通接通+ +U。b. 当当uO= UZ时，开关时，开关S接通接通U。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 工作原理工作原理O211O1212BuRRRuRRRu 图中图中ZOUu )

39、(Z211O1212URRRuRRR uO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +U+US上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(a) 当当 时时ZOUu U通过通过R向向 C充电充电S 接电源接电源 +UtURCutttd1O1 tRCU uO1随时间线性下降随时间线性下降设设uC(0)=0+uCuO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +U+US上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b) 当当 uB 0 时时ZOUu 电容电容 又正向充电又正向充电S又接又接UCuO1又随时间线性下降又随时间线性下降+uCuO1RCA2A1R1R2R3uOD

40、ZB+ + +U+US上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础uOC+uCuO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +-U+USuO1 三角波三角波uO 输出方波输出方波输出波形输出波形上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 振荡波形图振荡波形图(3) 振荡频率振荡频率tt0 0uO0+UZt1t2-UZ2TuO1Z21URR Z21URR t1t2振荡波形图振荡波形图tRCUu O1而而由波形图知由波形图知当当212Tttt 时时Z21O1URRu 故故4Z21TRCUURR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础ZURCRUR

41、Tf12041 由由4Z21TRCUURR 得得UURRRCTZ214 f0U，实现了电压控制振荡频率的目的。，实现了电压控制振荡频率的目的。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础一种压控振荡电路一种压控振荡电路电子模电子模拟开关拟开关UD1RFuO3RRD2uO1RA2A1R1R3uODZ+ + +A3+ +A4+ +uO4CR2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例1 电路如图所示，图中运放电路如图所示，图中运放A和二极管和二极管D1、D2都是都是理想器件，稳压管理想器件，稳压管DZ的稳压值为的稳压值为UZ。试证明调节电位。试证明调节电位器器RW改变

42、矩形波占空比时，周期改变矩形波占空比时，周期T将保持不变。将保持不变。练练 习习 题题A+_RCR1R2R3DZD2D1uORW+_uFuC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础解解 由题意，画出由题意，画出uO和和uC的的波形如下图示。波形如下图示。Z211FURRRU 其中其中波形图波形图T1T2TUZUZUFUFtuOuCOuO, uCA+_RCR1R2R3DZD2D1uORW+_uFuC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当当uO=UZ时，时，uO通过通过D1对电容充电对电容充电)21ln()(21W1RRCRRT 当当uO= UZ时，电容通过时，

43、电容通过D2 放电放电 )21ln()(21W2RRCRRT 可见，在改变可见，在改变RW滑动端位置时，滑动端位置时，T保持不变。保持不变。 )21ln()2(21W21RRCRRTTT 振荡周期振荡周期 为常数为常数 A+_RCR1R2R3DZD2D1uORW+_uFuCWR WR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例2 在图示矩形波发生电路中，理想运放的最大输在图示矩形波发生电路中，理想运放的最大输出电压出电压Uomax=12 V，最小的输出电压，最小的输出电压Uomin=0 V 。(a) 画出输出电压画出输出电压uO和电和电容电压容电压uC的波形；的波形；(b)求

44、出求出uC的最大值和最的最大值和最小值小值;(c) 当当UR的大小超出什么的大小超出什么范围时，电路将不再产范围时，电路将不再产生矩形波？生矩形波？uOCA+R4R5100kW W+15V100kW W0.01m mF100kW W100kW W100kW WR1R3R2+uCUR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础解解 (a) 方波发生器的方波发生器的输出电压只有高、低两输出电压只有高、低两种电平，电容种电平，电容C随输出随输出电压的极性进行充电或电压的极性进行充电或放电。当放电。当uC大于运放同大于运放同相端电位相端电位u+时，输出为时，输出为低电平；反之，输出为低电平

45、；反之，输出为高电平。高电平。uOCA+R4R5100kW W+15V100kW W0.01m mF100kW W100kW W100kW WR1R3R2+uCUR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础t015012uO/VuC/Vt输出电压输出电压uO和电容和电容电压电压uC的波形图的波形图uOCA+R4R5100kW W+15V100kW W0.01m mF100kW W100kW W100kW WR1R3R2+uCUR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b) 由图可知，运放同相端由图可知，运放同相端电位的最大值和最小值，即电位的最大值和最小值，即为

46、为uC的最大值和最小值。的最大值和最小值。 对于同相端，由对于同相端，由KCL得得21R3ORuRuURuu 3ROUuu V5V3312maxmax uUc当当V12O u时时当当0O u时时V1V330minmin uUcuOCA+R4R5100kW W+15V100kW W0.01m mF100kW W100kW W100kW WR1R3R2+uCUR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 如果如果UcmaxU+min，电路不能产，电路不能产生方波。生方波。 Ucmax=Uomax/2=6 VUcmin=Uomin/2=0 V由图可知由图可知3ROUuu 由由知知当当UR3U+maxUOmax=6 V或或 UR3U+minUOmin=0 V时时电路不能产生方波电路不能产生方波uOCA+R4R5100kW W+15V100kW W0.01m mF100kW W100kW W100kW WR1R3R2+uCUR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例3 图示电路为一压控振荡器。设输入电