电子系统设计――第3章模拟系统设计(讲稿)

1、,本章课授课提纲,模拟信号产生电路模拟信号的常用处理电路模拟信号变换电路模拟系统设计举例,模拟信号产生电路,1、LC正弦波振荡电路选频特性,(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。,R为电感和回路中的损耗电阻,当时，,并联谐振。,谐振时，电路呈阻性：,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。,谐振时LC并联谐振电路相当一个大电阻。,1、LC正弦波振荡电路频率特性,仍然由LC并联谐振电路构成选频网络,原理：,uf与uo反相,uf与uo同相,电感三点式：,电容三点式：,uf与uo反相,uf与uo同相,2、三点式

2、LC振荡电路的连接特性,振荡频率：,3、电感三点式LC振荡电路,4.电容三点式LC振荡电路,振荡频率：,5、单片函数发生器MAX038及其应用电路,（1）性能特点输出频率范围为0.1Hz20MHz。可产生精确的三角波、锯齿波、正弦波、方波和脉冲波。输出波形频率和占空比独立可调，占空比最大调节范围是1090。0.1低阻抗输出缓冲，输出电源电压峰峰值为，具有输出过载短路保护。输出正弦波失真度为0.75。内部功能齐全外用电路简单，使用方便。,（2）MAX038引脚排列及功能说明,（3）MAX038基本工作原理,（4）MAX038典型应用电路,（5）MAX038构成的锁相环电路,6、锁相频率合成电路,

3、（1）锁相环原理,1.压控振荡器的输出经过采集并分频；2.和基准信号同时输入鉴相器；3.鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压；4.控制VCO，使它的频率改变；5.这样经过一个很短的时间，VCO的输出就会稳定于某一期望值。,6、锁相频率合成电路,（2）锁相环频率合成器原理,6、锁相频率合成电路,（3）74HC4046引脚功能定义,6、锁相频率合成电路,（4）74HC4046内部功能框图,6、锁相频率合成电路,（5）74HC4046典型应用一：电压频率（V/F）转换电路,当输入电压Vi从VSS到VDD变化时，将会引起压控振荡器的输出频率的变化。其输出频率的大小依赖于外接部件

4、R1和C1值的不同而不同。,6、锁相频率合成电路,（6）74HC4046典型应用二：警报器电路,R2、C3组成积分电路，R4和C1控制警报器的重复频率，R1和C2控制压控振荡器的输出频率，R2C3以及R3C3控制输出变频的变化率。只要调节以上几组RC的时间常数就可获得警报声音的多种变化。,6、锁相频率合成电路,（7）74HC4046典型应用三：方波发生器电路,振荡器的充、放电电容C1接在6脚与7脚之间，调节电阻R1阻值即可调整振荡器振荡频率，振荡方波信号从4脚输出。按图示数值，振荡频率变化范围为20Hz2KHz。,（8）74HC4046典型应用四：频率倍增电路,在环路锁定时，除以100计数器的

5、输出端Q4B的输出频率等于输入频率,从而在锁相环的压控振荡器的输出端4脚得到倍增100倍的输出频率。,6、锁相频率合成电路,（1）DDS基本原理,DDS工作时，频率控制字（FCW）在每一个时钟周期内与相位累加器累加一次，得到的相位值（02）在每一个时钟周期内以二进制码的形式作为正弦查询表ROM的地址，将相位信息转变成相应的数字化正弦幅度值，ROM输出的数字化波形序列再经数模转换器（DAC）实现量化数字信号到模拟信号的转变，最后DAC输出的阶梯序列波通过低通滤波器（LPF）平滑滤波后得到一个纯净的正弦信号。,7、DDS信号发生器及其典型器件应用,（2）AD9833简介,7、DDS信号发生器及其典

6、型器件应用,（3）AD9833的功能框图,7、DDS信号发生器及其典型器件应用,（4）AD9833典型应用,7、DDS信号发生器及其典型器件应用,模拟信号的常用处理电路,1、集成运算放大器及其典型参数,（1）输入失调电压UIO（2）输入偏置电流IIB（3）输入失调电流IIO（4）温度漂移（5）开环差模电压放大倍数（增益）Aod（6）差模输入电阻Rid（7）最大差模输入电压Uidmax（8）最大共模输入电压Uicmax（9）转换速率SR（10）开环带宽BW0.7和单位增益带宽BWG（11）电源电压抑制比KSVR（12）共模抑制比KCMR,集成运算放大器的调零电路,2、集成运算放大器的应用,（1）

7、双电源交流电压放大器,2、集成运算放大器的应用,（2）单电源交流电压放大电路,2、集成运算放大器的应用,（3）差动放大器,2、集成运算放大器的应用,（4）电流反馈型放大器,2、集成运算放大器的应用,3、仪表放大器及其典型应用,（1）AD526内部电路结构与基本接法,3、仪表放大器及其典型应用,（2）AD526典型应用多增益智能测量电路,4、滤波器及其设计,（1）2阶压控电压源（VCVS）低通滤波器,4、滤波器及其设计,（2）2阶无限增益多路反馈（MFB）低通滤波器,4、滤波器及其设计,（3）2阶压控电压源（VCVS）高通滤波器,4、滤波器及其设计,（4）2阶无限增益多路反馈（MFB）高通滤波器

8、,4、滤波器及其设计,（5）2阶压控电压源带通滤波器,4、滤波器及其设计,（6）多重反馈带通滤波器电路,4、滤波器及其设计,（7）双T带阻滤波器,（8）由带通变换到带阻的设计方法,模拟信号变换电路,1、电压比较器及其应用,（1）集成电压比较器LM311特性,（2）具有失调平衡分离电源的过零电压比较器电路,1、电压比较器及其应用,可调电阻用于调零，若无需调零，可将引脚5、6短接以防止振荡，工作频率不高时也可将此2引脚悬空。图中虽采用双极性电源，但1脚接地，仍为单极性输出,（3）具有选通控制的电压比较器电路,1、电压比较器及其应用,若三极管饱和导通，引脚6为低电平，比较器输出变为与输入无关的高电平

9、。当引脚6为高电平或悬空，比较器又恢复正常工作。,（1）LM331构成的V/F变换电路,2、VFC与FVC及其应用,（1）LM331构成的V/F变换电路,2、VFC与FVC及其应用,原理：Vi输入正电压，输入比较器输出高电平，RS触发器输出高电平，f0输出低电平，同时复零晶体管截止，Vcc通过R2对C2充电，充电到大于2/3Vcc，定时比较器输出高电平使RS触发器复位输出低电平，f0输出高电平。RS触发器复位同时电子开关断开C3对R3放电，当放电电压低至Vi时，输入比较器再次输出高电平，如此周而复始，形成自激振荡。,（2）LM331构成的F/V变换电路,（2）LM331构成的F/V变换电路,原理：输入脉冲fi经R1、C1组成的微分电路加到输入比较器的反相输入端，同相输入端有2/3Vcc的电压，反相输入端加有Vcc直流电压。当输入脉冲下降沿到来，经微分电路产生一负尖脉冲叠加到Vcc上，若负尖脉冲大于1/3Vcc，