电工电子波形产生与变换

1、1,第九章波形的产生与变换,9.1正弦波振荡器,9.3555定时器及其应用,2,9.1正弦波振荡器,正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。,常用的正弦波振荡器,石英晶体振荡电路：频率稳定度高。,应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体开关等。,3,9.1.1自激振荡,放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。,开关合在“1”为无反馈放大电路。,开关合在“2”为有反馈放大电路，,开关合在“

2、2”时,，去掉ui仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。,自激振荡状态,4,1、自激振荡的条件,自激振荡的条件,5,(1)幅度条件：,(2)相位条件：,n是整数,自激振荡的条件,6,2、起振及稳幅振荡的过程,设：Uo是振荡电路输出电压的幅度，B是要求达到的输出电压幅度。起振时Uo0，达到稳定振荡时Uo=B。,7,起振过程中Uo1，,稳定振荡时Uo=B，要求AuF=1，,从AuF1到AuF=1，就是自激振荡建立的过程。,可使输出电压的幅度不断增大。,使输出电压的幅度得以稳定。,起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分

3、量。,8,3、正弦波振荡电路的组成,(1)放大电路:放大信号。,(2)反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是放大电路的输入信号。,(3)选频网络:保证输出为单一频率的正弦波，即使电路只在某一特定频率满足自激振荡条件。,(4)稳幅环节:使电路能从AuF1，过渡到AuF=1，从而达到稳幅振荡。,9,9.1.2RC正弦波振荡器,RC选频网络正反馈网络,同相比例电路,放大信号,用正反馈信号uf作为输入信号,选出单一频率的信号,1.电路结构,10,式中：,根据相位条件：,又放大电路是同相放大器:,（式*）,11,RC桥式振荡器的振荡频率为,为了满足自激振荡的起振幅度条件,起振条件,稳定振荡,12,带稳幅环

4、节的电路实例1,热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。,在起振时，由于uO很小，流过RF的电流也很小，于是发热少，阻值高，使RF2R1；即AuF1。随着振荡幅度的不断加强，uO增大，流过RF的电流也增大，RF受热而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1时，稳定于AuF=1，振荡稳定。,半导体热敏电阻,13,半导体热敏电阻,稳幅过程：,思考：,若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？,14,带稳幅环节的电路实例2,振荡幅度较小时正向电阻大,振荡幅度较大时正向电阻小,利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。,稳幅环节,15,图示电路中，RF分为两部分。在RF1上正反并联两个二极管

5、，它们在输出电压uO的正负半周内分别导通。在起振之初，由于uo幅值很小，尚不足以使二极管导通，正向二极管近于开路此时，RF2R1。,而后，随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直到RF=2R1，振荡稳定。,16,9.3555定时器及其应用,555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。555定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。,7.3.1555定时器的结构及工作原理,分压器：由三个5K电阻构成,比较器：由电压比较器C1和C2构成,R-S触发器,放电开关管T,17,VA,VB,输出端,电

6、压控制端,高电平触发端,低电平触发端,放电端,复位端,UCC,分压器,比较器,R-S触发器,放电管,地,18,2/3VCC,1/3VCC,1,0,0,1,1,1,0,0,R,S,V6,V2,比较结果,Q,T,1,截止,0,导通,保持,保持,不允许,19,接地端,电源端,放电端,复位端,电压控制端,20,VIC,1/2VIC,+VIC,21,单稳态触发器只有一个稳定状态。在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下，电路由稳定状态翻转为暂态，停留一段时间后，电路又自动返回稳定状态。,暂态的长短，取决于电路的参数，与触发脉冲无关。,1.由555定时器组成的单稳态触发器,单稳态触发器一般用做

7、定时、整形和延时。,9.3.2定时器电路的应用,22,+VCC,4,8,5,6,2,7,1,3,.,.,.,0.01F,uC,C,ui,uO,R,555,555构成的单稳态电路,六七一搭,上R下C,电路处于稳定状态:,ui接高电平,uo为0;三极管处于导通状态,电容两端的电压为0.,23,因此暂稳态的长短取决于RC时间常数,R,24,uC,t,R,ui的宽度不能大于tp,25,例1：单稳态触发器构成定时检测,26,例2：单稳态触发器构成短时用照明灯,若S未按下,则ui=1,若S按下,则ui=0,27,灯亮的时间为：,tp=1.1RC,28,2.由555定时器组成的多谐振荡器,29,接通电源,充电,放电,30,例：多谐振荡器构成水位监控报警电路,水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不发音；水位下降到探测器以下时，多谐振荡器开始工作，扬声器发出报警。,+,31,3、555定时器构成的施密特触发