放大电路中的反馈课件-002-002

第八章

波形发生和信号的转换1在电子电路中，常常需要各种波形的信号，如正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号。同时也为将所采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机等，常会需要将信号进行转换，如：将电压转换成电流，将电流转换成电压，将电压转换成频率与之成正比的脉冲等……2第一节正弦波振荡电路在各种波形的信号中，正弦波应用最广泛，而且它也是低频电子电路的测试信号，所以我们首先以正弦波产生电路为例来了解波形（信号）产生电路的组成原则，工作原理等。1、正弦波振荡电路：在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。广泛用于测量、遥控、通信、自动控制、热处理和超声波电焊等设备中。2、正弦波振荡电路的种类：（用选频网络命名）①RC正弦波振荡电路；②LC正弦波振荡电路；③石英晶体正弦波振荡电路。343、正弦波振荡电路的及起振条件。

正弦波振荡电路方框图：5在框图中，由于电扰动（如合闸通电），电路产生一个幅值很小的输出量，它含有有丰富的频率，而如果电路只对频率为f0的正弦波产生反馈，则输出信号X0将越来越大。由于电路内部晶体管的非线性，当X0的幅值增大到一定程度后，放大倍数的数值将减小，因此X0也不会无限制地增大。但当X0增大到一定数值时，电路到达动态平衡，这时，输出量X0通过反馈网络F产生反馈量Xf作为放大电路的输入量，而输入量又通过放大电路维持着输出量，6即：则正弦振荡的平衡条件为： 其模为：幅值平衡条件相角为：（n为整数）相位平衡条件。7例：利用电压比较器将正弦波变为方波。二、RC正弦波振荡电路在框图中，由于电扰动（如合闸通电），电路产生一个幅值很小的输出量，它含有有丰富的频率，而如果电路只对频率为f0的正弦波产生反馈，则输出信号X0将越来越大。3、当变化经过UI时，UO的跃变方向。当u+<u-=0时,uo=-UOM（2）判断放大电路是否能够正常工作，……一、下行迟滞比较器（反相滞回比较器）第三节、非正弦波发生电路：当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；则正弦振荡的平衡条件为：当uo=+UOM时：电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。例：R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。分别称UH和UL上下门限电压。反向滞回比较器两种电路传输特性的比较:当输出电压跃变时所对应的输入电压来减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络，第一节正弦波振荡电路分别称UH和UL上下门限电压。分别称UH和UL上下门限电压。

为使输出量在合闸后能够有一个从小到大直至平衡在一定幅值的过程电路的起振条件为：在电路满足相位平衡的条件下（xi与xf极性相同）。满足起振条件后，电路把除频率f=f0以外的输出量都逐渐衰减为零，因此输出量为频率f=f0的正弦波。*起振条件：84、正弦波振荡电路的组成部分：①放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。②选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡保证和电路产生正弦波振荡。③正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。④稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。95、判断电路是否产生正弦波振荡的方法:（1）观察电路是否包含了……（2）判断放大电路是否能够正常工作，……（3）利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件，…（4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件：1011二、RC正弦波振荡电路实用的RC正弦波振荡电路多种多样，最典型的是RC桥式振荡电路，又称为文式桥振荡电路。①RC串并选频网络：因为在振荡电路中既为选频网络，又为正反馈网络，所以输入电压为电路的V0，输出电压为反馈电压Vf。121314∵当f=f0时，，则这表明：只要RC串并选频网络匹配一个电压放大倍数等于3，而且输入输出同相的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。考虑到起振条件，放大电路的AV应略大于3，同时还应使放大电路有尽可能大的Ri和尽可能小的R0。来减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络，151617第二节电压比较器

一、简单电压比较器

二、迟滞电压比较器18特点：

在电压比较器中运放处于开环或正反馈状态，即：运放工作于线性放大区中。

电压比较器：是一种对输入信号进行鉴幅和比较的电路，也是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在测量和控制中有着相当广泛的应用。19分类：

一、按信号输入来分：反相电压比较器、同相电压比较器二、按参考电压来分：单限比较器、滞回比较器、窗口比较器20电压传输特性三要素:1、电路的输出电压高电平UOH和低电平UOL；2、阀值电压UT；3、当变化经过UI时，UO的跃变方向。电压传输特性:

描述输出电压与输入电压的函数关系的曲线。阀值电压UT：

当输出电压跃变时所对应的输入电压21在电子电路中，常常需要各种波形的信号，如正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号。当ui>UR时,uo=+Uom第二节电压比较器

一、简单电压比较器

二、迟滞电压比较器来减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络，当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；正弦波振荡电路方框图：小于回差的干扰不会引起跳转。反向滞回比较器两种电路传输特性的比较:②选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡保证和电路产生正弦波振荡。思考题：如何计算上下限？2、若ui从反相端输入当uo=+UOM时：例：利用电压比较器将正弦波变为方波。ui：被比较信号当uo正饱和时(uo=+UOM)：2、正弦波振荡电路的种类：（用选频网络命名）分别称UH和UL上下门限电压。当ui<UR时,uo=-Uom③正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。1、若ui从同相端输入当uo正饱和时(uo=+UOM)：uoui0+Uom-UomUR电压传输特性UR：参考电压ui：被比较信号

++uouiUR–当ui>UR时,uo=+Uom当ui<UR时,uo=-Uom

1、若ui从同相端输入§8.2.1单限电压比较器

22++uouiURuoui0+Uom-UomUR当ui<UR时,uo=+Uom当ui>UR时,uo=-Uom

2、若ui从反相端输入23uoui0+UOM-UOM++uoui三、过零比较器:(UR=0时)++uouiuoui0+UOM-UOM跳变一次24++uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uom25++uiuoui0+UZ-UZ电路改进：用稳压管稳定输出电压。++uiuoUZRR´uoUZ电压比较器的另一种形式

——将双向稳压管接在负反馈回路上26简单比较器的特点1.电路简单。2.当Ao不够大时，输出边沿不陡。3.容易引入干扰。tuiuot过零附近仍处于放大区tuiuottuiuot27特点：电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。§8.2.2迟滞比较器28是一种对输入信号进行鉴幅和比较的电路，也是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在测量和控制中有着相当广泛的应用。——将双向稳压管接在负反馈回路上迟滞比较器电路改进：为了稳定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。3、当变化经过UI时，UO的跃变方向。反向滞回比较器两种电路传输特性的比较:正弦波振荡电路方框图：第二节电压比较器

一、简单电压比较器

二、迟滞电压比较器分别称UH和UL上下门限电压。电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。没加参考电压的同相滞回比较器当uo负饱和时(uo=–UOM)：一、下行迟滞比较器（反相滞回比较器）在框图中，由于电扰动（如合闸通电），电路产生一个幅值很小的输出量，它含有有丰富的频率，而如果电路只对频率为f0的正弦波产生反馈，则输出信号X0将越来越大。当ui<UR时,uo=-Uom二、RC正弦波振荡电路思考题：如何计算上下限？②选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡保证和电路产生正弦波振荡。当输出电压跃变时所对应的输入电压例：利用电压比较器将正弦波变为方波。第一节正弦波振荡电路一、下行迟滞比较器（反相滞回比较器）1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(uo=+UOM)：U+3.当uo负饱和时(uo=–UOM)：－++uoRR2R1ui参考电压由输出电压决定1.不加参考电压的反向滞回比较器29分别称UH和UL上下门限电压。称(UH-UL)为回差。当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；－++uoRR2R1ui当ui减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom。传输特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干扰不会引起跳转。跳转时，正反馈加速跳转。30tuiUom-UomtuiUHUL例：下行迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。－++uoRR2R1ui312.加上参考电压后的反向滞回比较器加上参考电压后的上下限：－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL32反向滞回比较器两种电路传输特性的比较:－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL跳变一次33例：R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL5V10Vuit034第一节正弦波振荡电路在电子电路中，常常需要各种波形的信号，如正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号。①RC串并选频网络：因为在振荡电路中既为选频网络，又为正反馈网络，所以输入电压为电路的V0，输出电压为反馈电压Vf。1、若ui从同相端输入分别称UH和UL上下门限电压。电压比较器的另一种形式（3）又因为输出状态要按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中还要有延迟环节来确定每种状态持续的时间。在各种波形的信号中，正弦波应用最广泛，而且它也是低频电子电路的测试信号，所以我们首先以正弦波产生电路为例来了解波形（信号）产生电路的组成原则，工作原理等。相角为：在框图中，由于电扰动（如合闸通电），电路产生一个幅值很小的输出量，它含有有丰富的频率，而如果电路只对频率为f0的正弦波产生反馈，则输出信号X0将越来越大。思考题：如何计算上下限？一、下行迟滞比较器（反相滞回比较器）来减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络，当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；第三节、非正弦波发生电路：u+=0时翻转，可以求出上下门限电压。当输出电压跃变时所对应的输入电压显然要由RC电路来定时。当uo负饱和时(uo=–UOM)：当ui>UR时,uo=+Uom首先计算上下门限电压：－++uoRR2R1uiUR35+UOM-UOM根据传输特性画输出波形图。－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHULuiuott10V5V002V36u+=0

时翻转，可以求出上下门限电压。二、上行迟滞比较器（同相滞回比较器）－++uoRR2R1ui当u+>u-=0

时,uo=+UOM当u+<u-=0时,uo=-UOM1.没加参考电压的同相滞回比较器37uoui0Uom-Uom传输特性曲线UHUL－++uoRR2R1ui上下门限电压：38－++uoRR2R1uiUR上下门限电压：当uo=+UOM时：当uo=-UOM时：2.加上参考电压后的同相滞回比较器39传输特性：－++uoRR2R1uiUR－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL对照跳变一次UHULuoui0Uom-Uom40迟滞比较器电路改进：为了稳定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。思考题：如何计算上下限？UZ－++uoRR2R1uiuoUZ－++RR2R1ui418.2.3窗口比较器URH＞URL42第三节、非正弦波发生电路：

我们的信号除正弦波外，还有矩形波、三角波、锯齿波等。这些信号要发生电路的基础是矩形发生电路，现我们简要介绍一下。1、矩形波发生电路：（1）由于矩形波电压只有两个电平，不是高电平，就是低电平，则电压比较器可以是它的重要组成部分。（2）要产生振荡，就是要求输出的两种状态能自动地相互转换，则电路中必须引入反馈。（3）又因为输出状态要按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中还要有延迟环节来确定每种状态持续的时间。显然要由RC电路来定时。43矩形波发生电路反相输入的滞回比较器和RC电路组成。其中RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，电路通过RC的充、放电过程实现输出环节的自动转换。44跳转时，正反馈加速跳转。当uo=+UOM时：当uo正饱和时(uo=+UOM)：1、正弦波振荡电路：在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。①放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。例：R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。则正弦振荡的平衡条件为：一、下行迟滞比较器（反相滞回比较器）迟滞比较器电路改进：为了稳定输出电压，可以在输出端加上双向稳压管。第一节正弦波振荡电路二、RC正弦波振荡电路当Ao不够大时，