波形发生和信号的转换课件

波形發生電路§8.1.1概述改成正回饋只有正回饋電路才能產生自激振盪。基本放大電路Ao回饋電路F

+–§8.1正弦波發生器如果：則去掉仍有信號輸出。基本放大電路Ao回饋電路F回饋信號代替了放大電路的輸入信號。基本放大電路Ao回饋電路F

++自激振盪條件的推導基本放大電路Ao回饋電路F

+–FAo=1自激振盪的條件基本放大電路Ao回饋電路F如果：(1)正回饋足夠強,輸入信號為0時仍有信號輸出，這就是產生了自激振盪。(2)要獲得非正弦自激振盪,回饋回路中必須有RC積分電路。例如：前面介紹的方波發生器、三角波發生器、鋸齒波發生器等。(3)要獲得正弦自激振盪,回饋回路中必須有選頻電路。所以將放大倍數和回饋係數寫成：自激振盪的條件：因為：所以，自激振盪條件也可以寫成：（1）振幅條件：（2）相位條件：n是整數相位條件意味著振盪電路必須是正回饋；振幅條件可以通過調整放大電路的放大倍數達到。問題1：如何啟振？Uo

是振盪器的電壓輸出幅度，B是要求輸出的幅度。起振時Uo=0，達到穩定振盪時Uo=B。放大電路中存在雜訊即瞬態擾動，這些擾動可分解為各種頻率的分量，其中也包括有fo分量。選頻網路：把fo分量選出，把其他頻率的分量衰減掉。這時，只要：|AF|>1，且

A+

B=2n

，即可起振。問題2：如何穩幅？起振後，輸出將逐漸增大，若不採取穩幅，這時若|AF|仍大於1，則輸出將會飽和失真。達到需要的幅值後，將參數調整為AF=1，即可穩幅。具體方法將在後面具體電路仲介紹。起振並能穩定振盪的條件：§8.1.2RC振盪電路用RC電路構成選頻網路的振盪電路即所謂的RC振盪電路，可選用的RC選頻網路有多種，這裏只介紹文氏橋選頻電路。R1C1R2C2一、選頻電路時，相移為0。R1C1R2C2如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：傳遞函數：相頻特性：幅頻特性：fof+90

–90

f二、用運放組成的RC振盪器所以，要滿足相位條件，只有在fo

處因為：uo_+

+

R2RCRCR1能自行啟動的電路（1）uotRtA半導體熱敏電阻起振時，RT略大於2R1，使|AF|>1，以便起振；_+

+

RTRCRCR1t

uo起振後，uo逐漸增大則RT逐漸減小，使得輸出uo為某值時，|AF|=1，從而穩幅。能自行啟動的電路（2）R22為一小電阻，使(R21+R22)略大於2R1，|AF|>1，以便起振；_+

+

R21RCCR1R22D1D2隨著uo的增加，R22逐漸被短接，A自動下降到使|AF|=1，使得輸出uo穩定在某值。輸出頻率的調整：通過調整R或/和C來調整頻率。_+

+

RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：雙聯可調電容，改變C，用於細調振盪頻率。K：雙聯波段開關，切換R，用於粗調振盪頻率。電子琴的振盪電路電路：_+

+

RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21三、用分立元件組成的RC振盪器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF++++–+++–––+ube

RC網路正回饋，RF、RE1組成負回饋，調整到合適的參數則可產生振盪。§8.1.3LC振盪電路LC振盪電路的選頻電路由電感和電容構成，可以產生高頻振盪。由於高頻運放價格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節只對LC振盪電路做一簡單介紹，重點掌握相位條件的判別。首先介紹一下LC選頻網路。諧振時回路電流比總電流大的多，外界對諧振回路的影響可以忽略！CLR++––+

例1：正回饋+UCCCC1C2頻率由LC諧振網路決定。例2：正回饋頻率由C、

L1、

L2諧振網路決定。+UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC設uB

uC

uD

uB

uL2

ube

uL1

D例3：正回饋設uB

uC

uC1

uC2

uB

頻率由L、

C1、

C2組成的諧振網路決定。+UCCC1LC2ABC+––+uLuC1

uC1減小時，uC2如何變化？設L、

C1、

C2組成的諧振網路中的電流為i，則ii例4：正回饋+UCCC1C2設uB

uC

uE

ube

uA

AECBube

+–uC1

頻率由L、

C1、

C2組成的諧振網路決定。一、電路結構上下門限電壓：下行的遲滯比較器，輸出經積分電路再輸入到此比較器的反相輸入端。－++RR1R2C+ucuo–§8.3非正弦波形發生電路§8.3.1矩形波發生電路二、工作原理1.設uo

=

+UOM此時，輸出給C充電!則：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦uc>UH

,就有u->u+,在uc<UH

時，u-

<u+,uo

保持+UOM

不變；uo

立即由＋UOM

變成－UOM

－++RR1R2C+ucuo–此時，C

經輸出端放電。2.當uo

=

-UOM時，u+=ULuc降到UL時，uo上翻。UHuctUL當uo

重新回到＋UOM

以後，電路又進入另一個週期性的變化。－++RR1R2C+ucuo–0UHuctULUOMuo0t-UOMT輸出波形：－++RR1R2C+ucuo–RC電路：起回饋和延遲作用，獲得一定的頻率。下行遲滯比較器：起開關作用，實現高低電平的轉換。－++RR1R2C+ucuo–矩形波發生器各部分的作用：三、週期與頻率的計算f=1/Tuc上升階段表示式:uc下降階段表示式:uc0UHtULT1T2矩形波發生器電路的改進：－++RR1R2C+ucuo–－++RR1R2C+ucuo

UZ–思考題：點b是電位器RW

的中點，點a

和點c

是b的上方和下方的某點。試定性畫出點電位器可動端分別處於

a、b、c

三點時的uo-uc

相對應的波形圖。－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc反向積分電路方波發生器電路一：方波發生器

矩形波

積分電路

三角波§8.3.2三角波發生器－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo此電路要求前後電路的時間常數配合好，不能讓積分器飽和。－++RR1R2C+uc-++RR2Cuouo1uo三角波的週期由方波發生器確定，其幅值也由週期T和參數R、C決定。0uo1tUom-Uom電路二：電路一的改型－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向積分電路上行遲滯比較器特點：由上行的遲滯比較器和反相積分器級聯構成，遲滯比較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積分器的輸出又作為遲滯比較器的輸入。－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的遲滯比較器回顧:上下門限電壓：回顧:反相積分器ui-++RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1t＋UOM－UOMuotUHUL週期和頻率的計算：tuoUHULT－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1T1T2電路三：是電路二的改型電路調整電位器RW可以使三角波上下移動。即給純交流的三角波疊加了一個直流分量。+E-ERW－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1tuoT1T2-－++R2R1++R´R2CuoR+–T1

時間段，電容C通過R´放電T2

時間段，電容C通過R充電充放電的時間T1、T2可通過R、R'調整。當R'=0時，則為鋸齒波發生器。電路四：是電路二的改進電路uo1被嵌位於±Uz§8.3.3鋸齒波發生電路uot-－++R2R1++R4CuoR+–R3改變三角波發生器中積分電路的充放電時間常數，使放電的時間常數為0，即把三角波發生器轉換成了鋸齒波發生器。uct-－++R2R1++R4CuoR+–R3§7.4壓頻轉換|ui|

<UZ－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2把鋸齒波發生器積分電路的充電電壓由uo1變為ui

，則鋸齒波發生器轉變為壓頻轉換電路。即輸出uo的頻率由輸入電壓ui的大小決定。設uo1=+UZ

，則D2截止，D1導通，ui

給電容C充電，uo下降，當uo下降到U+L時uo1翻轉到-UZ

，這時，D1截止，D2導通，電容C快速放電，uo上升，當uo上升到U+H時uo1翻轉到+UZ

。如此週期變化。uo為鋸齒波。工作原理：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D