模拟电子技术课件第八章.ppt

1、第8章 波形的发生和信号的转换,8.1 正弦波振荡电路,一、什么是振荡电路,实质上是无需外加激励信号，而直接将直流转变为交流电能的正反馈电路 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。,二、振荡器的组成,由基本放大器、反馈网络、选频网络组成，通常反馈网络兼有选频的作用。,三、正弦波振荡电路的振荡条件,又,所以振荡条件为：,要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。,起振条件,问题1：振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源

2、来自何处？,电路器件内部噪声。,振荡电路中的选频网络，只使噪声中某一频率0 满足相位平衡条件，形成正反馈，成为振荡电路的输出信号；而其它频率的信号，则不满足相位平衡条件，逐渐被抑制掉。,问题2：电路器件的内部噪声不是单一频率噪声，而电路输出的是单一频率的正弦波，如何实现？,问题3： 起振条件 是否意味着输出电压将越来越大，趋于无穷 ？,振荡电路中的稳幅环节，将限制输出信号幅度无限增长，当输出信号达到一定值后，将使其稳定。一是可以另加稳幅电路；二是直接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。,正弦波振荡电路的组成,放大电路：能量控制，保证输出信号的幅度； 选频网络：确定输出信号为单一频率的正弦信号

3、； 反馈网络：引入正反馈； 稳幅环节：使输出信号幅值稳定。,其中选频网络往往与反馈网络合二为一；振荡电路中的稳幅环节，在分立元件放大电路中常依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现，而不另加稳幅电路。,1) 是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是 否可能正常传递，没有被短路或断路； 3) 是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。,四、分析方法,RC正弦波振荡电路,一、文氏电桥RC振荡器,1.电路结构,运放构成的同相比例放大器作为基本放大器,RC串、并联电路作为选频网络,RC串、并联电路和负反馈回路中的R1

4、和Rf构成电桥,R1C1 串联阻抗：,R2C2 并联阻抗：,2. RC 串并联网络的选频特性,通常，取R1R2R，C1C2C，则有：,式中：,幅频特性,相频特性,当 时， F= Fmax=1/3,3.振荡频率和起振条件,必须使,因为：,要满足相位条件：,振荡频率由相位平衡条件确定,在f=f0处，,振荡频率：,4.振荡的建立与幅度的稳定,（1）振荡的建立,（2）稳幅的措施,采用负温度系数的半导体热敏电阻来稳幅,起振时Rt较大 使A 3,易起振。,当uo增大时， Rt减小，使负反馈增强，放大器的增益下降。,当uo减小时， Rt增大，使负反馈减弱，放大器的增益增大。,因此uo幅度自动稳定于某一幅值。

5、,二、移相式RC振荡器,1. RC移相电路,2. RC移相式振荡电路,在 f0 处,满足相位条件：,LC正弦波振荡器,1. LC并联谐振回路的选频特性,经整理得,令,一般情况下,谐振时的输入阻抗,LC并联谐振回路的幅频特性曲线,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。,二. 变压器反馈式LC振荡电路,工作原理：,利用互感线圈的同名端：,三极管共射放大器。,满足相位条件。,振荡频率:,互感线圈的极性判别,初级线圈,次级线圈,同名端,在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出,同名端：,判断是否是满足相位条件瞬时极性法：,断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信

6、号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。,(+),三、三点式LC 振荡电路,工作原理：仍然由LC并联谐振电路构成选频网络,电感三点式：,uf与uo反相,uf与uo同相,电容三点式：,uf与uo反相,uf与uo同相,1.电感三点式LC振荡电路,振荡频率：,2. 电容三点式LC振荡电路,振荡频率：,RC正弦波振荡电路,LC正弦波振荡器,电感三点式LC振荡电路,振荡频率：,振荡频率：,振荡频率：,石英晶体正弦波振荡电路 1. 石英晶体的特点,SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。,压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系,固有频率只决定于其几何尺寸，故

7、非常稳定。,感性,一般LC选频网络的Q为几百，石英晶体的Q可达104106；前者f/f为105，后者可达10101011。,2. 电路,（1）并联型电路,（2）串联型电路,8.2 电压比较器,电压比较器是集成运放的应用电路之一，它是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。,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)是非线性关系。,1. 过零比较器: （门限电平=0）,例：利用电压比较器将正弦波变为方波。,用稳压管稳定输出电压的过零比较器,忽略了UD,当ui 0时 , uo = +UZ 当ui 0时 , uo = -UZ,将双向稳压管接在负反馈回路中,当ui

8、 0时 , uo = -UZ 当ui 0时 , uo = +UZ,迟滞比较器,特点:电路中使用正反馈,使之存在两个参考电压,（1）当uo =+UZ时，,（2）当uo =-UZ时,称上门限电压 称下门限电 称为回差电压,迟滞比较器的电压传输特性：,例：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V， UREF=10V。当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。,电压传输特性,+6V,-6V,输入输出波形图,1.电路结构,由滞回比较电路和RC定时电路构成,方波发生器,2.工作原理,( 1 ) 设 uo = + UZ,此时 ,设uC初始值为0, uO给C 充电, uc ,在 时， u- u+ , uo保持+UZ不变,一旦 就有 u- u+ , uo 立即由UZ变成UZ 。,( 2 ) 设 uo = - UZ,此时 ,C 放电, uc减小,在 时， u- u+ , uo保持-UZ不变,一旦 就有 u- u+ , uo 立即由-UZ变成+UZ 。,振荡周期为:,3、占空比可调的方波发生器,改变电位器 RW 的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。,三角波及锯齿波信号发生器,(1)电路结构：迟滞比较器+反相积分器,一. 三角波发生器,(2)工作原理：,若uo1=+UZ， uo2， u+ 。,当u+ 0时， uo1翻转