第八章 波形发生和信号转换1.ppt

1、1,电子技术,第八章 波形的发生和信号的转换,模拟电路部分,2,第八章 波形的发生和信号的转换,教学时数：4h,重点与难点：,1、正弦波振荡发生的两个条件。,2、文氏桥（RC串并联）正弦波发生电路,3、LC正弦波发生电路及石英晶体正弦波发生电路,4、电压比较器的电路组成与工作原理。,3,一、 正弦波振荡电路,8-1 正弦波振荡电路,在负反馈电路中，如果,则,即说明电路可以在没有输入信号的条件下也会有输出。我们将这种现象称为自激振荡。,该现象会破坏负反馈电路的正常工作状态，应尽可能避免和消除。,4,自激振荡产生的原因：,（1）电路工作在高频或低频时产生的附加相移达到的倍数；,（2）环路放大倍数

2、，使电路的负反馈变成了正反馈。,如果利用这两个条件，将电路接为正反馈形式，并满足 条件，就可以变成信号产生电路了。,5,将电路接成正反馈形式，上电初始有一 作用于电路，在输出端得到 ， 通过 反馈到输入端。,如果选择 的幅值和相位完全一致，用反馈信号代替放大电路的输入信号，则此时除去 后电路仍能维持和原来一样的输出。此时电路便成为信号产生电路。,6,电路中，广谱噪声是随时存在的，总是可以找出一个f=f0的频率，该f即为电路的振荡频率，实现该频率选择的电路称为选频电路。,7,8,自激振荡的条件,9,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

3、得非正弦自激振荡,反馈回路中必须有RC积分电路。如：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：,10,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。,11,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

4、选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，只要：,|AF|1，且A+ F =2n，即可起振。,12,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。,起振并能稳定振荡的条件：,13,选频电路可以设置在基本放大电路中，也可以设置在反馈网络中，可以用RC元件组成；也可以用LC元件组成。,用RC元件组成选频电路的信号产生电路称为RC振荡电路，它可产生1Hz1MHz的正弦波信号。,用LC元件组成选频电路的信号产生电路称为LC振荡电路，它可产生1MHz以上的正弦波信号。,14,一、 RC正弦波振荡电路,用

5、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(桥式、双T网络式、移项式等），这里只介绍文氏桥选频电路。,1、电路原理,该电路放大部分由电压串联负反馈的同相比例电路组成；,选频网络由RC串并联电路组成。,15,2、选频特性,将选频网络单独分离出来进行分析，其输入电压为 ，输出电压为 ，假设 为一外加信号。,当uo信号频率为低频时， ，电路可简化为如图形式，,16,为R上的分压，与 同相位，而 超前 ，当频率趋于0时， 超前 相位趋于 ，且 趋于0。,当uo信号频率为高频时， ，电路可简化为如图形式，,17,为C上的分压， 与 同相位， 相位滞后 ， 当频

6、率趋于时， 约滞后 相位 ，且 趋于0。,当信号频率从0变化到时， 的相位将从+90变化到-90，在这一过程中必然存在一个频率 ，使得 的相位为0。即 与 同相。通过计算可以找到 。,18,上式中，当分母的虚部为0时，Uf与Uo同相位。,此时电路振荡幅值最大。,令,即,19,3、振荡的建立与稳定,只有在 f0 处,满足相位条件：,因为：,AF=1,A=3,A=3,同相放大器,文氏桥选频电路,幅值条件：,20,Rf=2R1为维持振荡需满足的幅值条件，要使电路建立起振荡，应满足Rf2R1，才可使电路产生自激。,电路起振后将使输出幅值不断增大，必需通过稳幅电路使电路达到平衡状态。稳幅的方法可采用R1

7、为正温度系数热敏电阻；也可采用Rf为负温度系数热敏电阻；或采用Rf回路增加反向并联二极管等方法达到稳幅。,21,起振时，RT略大于2R1，使|AF|1，以便起振；,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。,22,R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|1，以便起振；,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。,23,例题:R=1k，C=0.1F，Rf=10k。RF为多大时才能起振？振荡频率f0=？Hz,AF=1，,A=3,=210=20k,=1592 Hz,起振条件：,24,25,输出频率的调整：,通过调整R或/和C来调整频率。,C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。,K：双