第七章波形发生电路

第七章波形发生电路1第1页，课件共49页，创作于2023年2月第七章波形发生电路§7.1方波发生器§7.2三角波发生器§7.3锯齿波发生器§7.4压频转换§7.5正弦波发生器2第2页，课件共49页，创作于2023年2月一、电路结构上下门限电压：下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。－++RR1R2C+ucuo–§7.1方波发生器3第3页，课件共49页，创作于2023年2月二、工作原理1.设uo

=

+UOM此时，输出给C充电!则：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦uc>UH

,就有u->u+,在uc<UH时，u-

<u+,uo保持+UOM不变；uo

立即由＋UOM

变成－UOM

－++RR1R2C+ucuo–4第4页，课件共49页，创作于2023年2月此时，C

经输出端放电。2.当uo

=

-UOM时，u+=ULuc降到UL时，uo上翻。UHuctUL当uo

重新回到＋UOM以后，电路又进入另一个周期性的变化。－++RR1R2C+ucuo–5第5页，课件共49页，创作于2023年2月0UHuctULUOMuo0t-UOMT输出波形：－++RR1R2C+ucuo–6第6页，课件共49页，创作于2023年2月RC电路：起反馈和延迟作用，获得一定的频率。下行迟滞比较器：起开关作用，实现高低电平的转换。－++RR1R2C+ucuo–方波发生器各部分的作用：7第7页，课件共49页，创作于2023年2月三、周期与频率的计算f=1/Tuc上升阶段表示式:uc下降阶段表示式:uc0UHtULT1T28第8页，课件共49页，创作于2023年2月方波发生器电路的改进：－++RR1R2C+ucuo–－++RR1R2C+ucuo

UZ–9第9页，课件共49页，创作于2023年2月思考题：点b是电位器RW

的中点，点a和点c是b的上方和下方的某点。试定性画出点电位器可动端分别处于

a、b、c

三点时的uo-uc

相对应的波形图。－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc10第10页，课件共49页，创作于2023年2月反向积分电路方波发生器电路一：方波发生器

矩形波

积分电路

三角波§7.2三角波发生器－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。11第11页，课件共49页，创作于2023年2月－++RR1R2C+uc-++RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期T和参数R、C决定。0uo1tUom-Uom12第12页，课件共49页，创作于2023年2月电路二：电路一的改型－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向积分电路上行迟滞比较器特点：由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成，迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入。13第13页，课件共49页，创作于2023年2月－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的迟滞比较器回顾:上下门限电压：14第14页，课件共49页，创作于2023年2月回顾:反相积分器ui-++RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom15第15页，课件共49页，创作于2023年2月－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1t＋UOM－UOMuotUHUL16第16页，课件共49页，创作于2023年2月周期和频率的计算：tuoUHULT－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1T1T217第17页，课件共49页，创作于2023年2月电路三：是电路二的改型电路调整电位器RW可以使三角波上下移动。即给纯交流的三角波叠加了一个直流分量。+E-ERW－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R118第18页，课件共49页，创作于2023年2月tuoT1T2-－++R2R1++R´R2CuoR+–T1

时间段，电容C通过R´

放电T2

时间段，电容C通过R充电充放电的时间T1、T2可通过R、R'调整。当R'=0时，则为锯齿波发生器。电路四：是电路二的改进电路uo1被嵌位于±Uz19第19页，课件共49页，创作于2023年2月§7.3锯齿波发生器uot-－++R2R1++R4CuoR+–R3改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为0，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。uct20第20页，课件共49页，创作于2023年2月-－++R2R1++R4CuoR+–R321第21页，课件共49页，创作于2023年2月§7.4压频转换|ui|

<UZ－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为ui，则锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出uo的频率由输入电压ui的大小决定。22第22页，课件共49页，创作于2023年2月设uo1=+UZ，则D2截止，D1导通，ui

给电容C充电，uo下降，当uo下降到U+L时uo1翻转到-UZ，这时，D1截止，D2导通，电容C快速放电，uo上升，当uo上升到U+H时uo1翻转到+UZ。如此周期变化。uo为锯齿波。工作原理：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2uctucUHULuotULUH23第23页，课件共49页，创作于2023年2月－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2由电路的工作情况可知：改变电压uiuo的频率变化充电电压变化因此，称该电路为压频转换电路。tucUHUL充电时间变化24第24页，课件共49页，创作于2023年2月由工作原理可知，uo在U+L、U+H之间变化：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D225第25页，课件共49页，创作于2023年2月§7.5.1产生自激振荡的原理改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大电路Ao反馈电路F

+–§7.5正弦波发生器26第26页，课件共49页，创作于2023年2月如果：则去掉仍有信号输出。基本放大电路Ao反馈电路F反馈信号代替了放大电路的输入信号。基本放大电路Ao反馈电路F

++27第27页，课件共49页，创作于2023年2月自激振荡条件的推导基本放大电路Ao反馈电路F

+–28第28页，课件共49页，创作于2023年2月FAo=1自激振荡的条件基本放大电路Ao反馈电路F29第29页，课件共49页，创作于2023年2月如果：(1)正反馈足够强,输入信号为0时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。(2)要获得非正弦自激振荡,反馈回路中必须有RC积分电路。例如：前面介绍的方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器等。(3)要获得正弦自激振荡,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：30第30页，课件共49页，创作于2023年2月自激振荡的条件：因为：所以，自激振荡条件也可以写成：（1）振幅条件：（2）相位条件：n是整数相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。31第31页，课件共49页，创作于2023年2月问题1：如何启振？Uo是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。起振时Uo=0，达到稳定振荡时Uo=B。放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，只要：|AF|>1，且

A+

B=2n，即可起振。32第32页，课件共49页，创作于2023年2月问题2：如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。具体方法将在后面具体电路中介绍。起振并能稳定振荡的条件：33第33页，课件共49页，创作于2023年2月§7.5.2RC振荡电路用RC电路构成选频网络的振荡电路即所谓的RC振荡电路，可选用的RC选频网络有多种，这里只介绍文氏桥选频电路。R1C1R2C2一、选频电路34第34页，课件共49页，创作于2023年2月时，相移为0。R1C1R2C235第35页，课件共49页，创作于2023年2月如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：传递函数：相频特性：幅频特性：fof+90

–90

f36第36页，课件共49页，创作于2023年2月二、用运放组成的RC振荡器所以，要满足相位条件，只有在fo

处因为：uo_+

+

R2RCRCR137第37页，课件共49页，创作于2023年2月能自行启动的电路（1）uotRtA半导体热敏电阻起振时，RT略大于2R1，使|AF|>1，以便起振；_+

+

RTRCRCR1t

uo起振后，uo逐渐增大则RT逐渐减小，使得输出uo为某值时，|AF|=1，从而稳幅。38第38页，课件共49页，创作于2023年2月能自行启动的电路（2）R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|>1，以便起振；_+

+

R21RCCR1R22D1D2随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降到使|AF|=1，使得输出uo稳定在某值。39第39页，课件共49页，创作于2023年2月输出频率的调整：通过调整R或/和C来调整频率。_+

+

RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。40第40页，课件共49页，创作于2023年2月电子琴的振荡电路电路：_+

+

RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R2141第41页，课件共49页，创作于2023年2月三、用分立元件组成的RC振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF++++–+++–––+ube

RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合适的参数则可产生振荡。42第42页，课件共49页，创作于2023年2月§7.5.3LC振荡电路LC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，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。首先介绍一下LC选频网络。43第43页，课件共49页，创作于2023年2月谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！CLR44第44页，课件共49