第八章 波形的产生与变换电路1.ppt

1、第八章波形的产生与变换电路,8.1正弦波振荡电路,二、RC正弦波振荡电路,三、LC正弦波振荡电路,四、石英晶体振荡电路,8.2比较器,8.3非正弦波发生电路,一、概述,1.产生自激振荡的条件,只有正反馈电路才能产生自激振荡。,8.1正弦波振荡电路,一、概述,反馈信号代替了放大电路的输入信号。,Xd=Xf,所以，自激振荡条件也可以写成：,自激振荡的条件：,（1）振幅条件：,起振条件和稳幅原理,振荡建立与稳定过程图,起振条件：,结果：产生增幅振荡,（略大于）,1、被动：器件非线性2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益,稳幅：,1.放大电路,2.正弦波振荡器的一般组成,2.

2、正反馈网络,3.选频网络只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。,4.稳幅电路,选频网络组成：R、C和L、C,正弦波振荡器命名,（石英晶体）,3、RC振荡电路,1.RC串并联网络的选频特性,R1C1串联阻抗：,R2C2并联阻抗：,选频特性：,2,2,如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：,选频特性,w=wo时,RC串并联网络的频率特性曲线,RC桥式振荡器的工作原理：,在f0处,满足相位条件：,因为：,AF=1,A=3,同相放大器,文氏桥选频电路,振幅条件：,A=3,例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？,AF=1，,A=3,=21

3、0=20k,=1592Hz,起振条件：,能自动稳幅的振荡电路,起振时RT2R1,使A3,易起振。当uo幅度自激增长达某一值时，RT=2R1，A=3。当uo进一步增大时，RTR1,AF1,可调,A2,RF1+RF2Rf,1.LC并联谐振回路的选频特性,(阻性),LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。用于选频电路。,R为电感线圈中的电阻,三、LC正弦波振荡器,Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。图中Q1Q2。并联谐振阻抗为Z0,谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。,LC并联谐振回路的幅频特性曲线,2.变压器反馈式L

4、C振荡电路,工作原理：,三极管共射放大器。,利用互感线圈的同名端：,满足相位条件。,振荡频率:,判断是否是正反馈:用瞬时极性法判断,+,-,+,+,(-),(+),(+),(+),(+),(+),(-),LC正弦波振荡器举例,反馈,满足相位平衡条件,满足相位平衡条件,反馈,(+),+,+,+,正反馈,LC正弦波振荡器举例,振荡频率:,uo,满足相位平衡条件,仍然由LC并联谐振电路构成选频网络,A.若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。,3.三点式LC振荡电路,原理：,中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。,三点的相位关系,B.若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。,4.三点式LC振荡器

5、,振荡频率：,uf,5.电容三点式LC振荡电路,振荡频率：,uf,例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。,Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。,四、石英晶体振荡电路,频率稳定问题,频率稳定度一般由来衡量,频率偏移量。,振荡频率。,LC振荡电路Q数百,石英晶体振荡电路Q10000500000,1.石英晶体,2.基本特性,1.结构：,极板间加电场,极板间加机械力,压电效应,交变电压,机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高,当交变电压频率=固有频率时，振幅最大,压电谐振,3.石英晶体的等效电路与频率特性,等效电路：,（1）串联谐振,频率特性：,晶体等效阻抗为纯阻性,（2）并联谐振

6、,通常,所以,实际使用时外接一小电容Cs,则新的谐振频率为,由于,由此看出,调整,2.石英晶体振荡电路,利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。,(1).并联型石英晶体振荡器,uf,石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。,2.并联型石英晶体振荡器,石英晶体工作在fs处，呈电阻性，且阻抗最小，正反馈最强。该电路为电感三点式振荡器。加入石英晶体是利用石英晶体的高Q值，提高振荡频率的稳定性。,-,例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？,(a

7、),8.2比较器,将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。,功能：,特性：,运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。,1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。,运放工作在非线性状态基本分析方法,2.运放工作在非线性状态的分析方法：若U+U-则UO=+UOM；若U+U-则UO=-UOM。虚断（运放输入端电流=0）,注意：此时不能用虚短！,(1).过零比较器:（门限电平=0）,1.单门限电压比较器,例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。,(2).单门限比较器（与参考电压比较）,UREF,UREF为参考电压,当uiUREF时,uo=

8、+Uom当uiUT+,就有u-u+,在ucUT+时，,u-Rwc,8.7三角波、锯齿波发生器,三角波发生器波形图,电路与工作原理：,锯齿波发生器,应改变积分器的充放电时间常数,充电：(RR)C，放电：仍为RC,本章小结,1自激振荡可以使反馈放大器工作不稳定，我们可以利用正反馈电路产生自激振荡，以产生正弦波。正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成2正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊类型的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。3比较器是一种能够比较两个模拟量大小的电路。由于集成运放的开环电压增益很高，所以，当集成运放工作在开环状态时，可以作为比较器使用。运放工作在非线性状态，其输出电压仅为正负饱和