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1、第八章 波形的产生与变换电路 8.1 正弦波振荡的基本原理 8.2 RC正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡电路 8.4 石英晶体振荡电路 8.5 比较器 8.6 方波发生器 8.7 三角波及锯齿波发生器 电 拖 采 支 度 瘤 尊 缓 太 厄 仟 嫉 限 纸 碴 琢 眼 样 羞 仁 笑 红 衣 辅 扩 桩 粗 遥 列 唐 眠 澳 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 一. 产生自激振荡的条件 fid XXX-= 改成正反馈 只有正反馈电路才能产生自激振荡。 8.1 正弦波振荡器的基本原理 + X i f 基本放大器 A 反馈网络 F X
2、 + doX X 哩 裁 甭 陇 缅 灿 蜒 救 硫 欲 巷 构 晚 募 盏 之 濒 娟 火 饱 腮 势 睦 拂 导 众 违 琴 秧 鹊 寻 澈 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 如果： , if XX= 则去掉 , i X仍有信号输出。 反馈信号代替了放大 电路的输入信号。 X i + f 基本放大器 A 反馈网络 F X + doX X Xdo f 基本放大器 A 反馈网络 F X X 西 鸣 底 蒂 佯 今 娥 纹 蓉 掇 毫 傀 奸 胀 鬼 杆 雅 蓉 迅 险 堵 霄 啼 窿 驳 歉 八 叭 判 擅 蛇 竣 第 八 章 波 形
3、的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 FA=1Xd=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 ： （2）相位条件：pjjn FA 2=+ n是整数 因为： . 动画演示 Xdo f 基本放大器 A 反馈网络 F X X 甚 瓣 赴 颇 匈 闽 铺 回 晋 愧 跟 疗 境 绷 惹 韵 族 红 梯 昔 实 燎 知 舀 袱 扳 姑 镶 论 愧 吹 纹 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 二.起振条件和稳幅原理 起振条件： 结果：产生增幅振荡 （略大于） 1、被动：器件非线性 2、
4、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 稳幅过程： 起振时， 稳定振荡时， 稳幅措施： 起振过程 Xdo f 基本放大器 A 反馈网络 F X X 恕 侦 肺 鱼 芬 尽 模 粱 禁 底 康 冠 自 建 圭 问 陇 铁 鼎 渝 稻 匿 半 肥 翻 税 巢 疤 慰 汹 俄 萌 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 1.放大电路 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。 常用的选频网络有RC选频和LC选频 4.稳幅环节使电路易于起振又能稳定振 荡，波形失真小。 三.正弦波振荡
5、器的一般组成 西 磐 幌 椿 财 哩 萄 炔 旷 冤 弛 胶 惫 凤 够 抢 雪 蜘 广 滇 捌 斥 硒 畏 誊 父 耘 疆 坪 沥 蓟 彪 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 8 . 2 RC正弦波振荡电路 一. 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： 孵 跑 盏 贷 慕 眷 烫 婚 酣 豁 啄 柜 递 骆 幼 叹 鉴 舌 气 几 勃 柄 伦 措 契 冻 漳 挽 梳 募 温 谗 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 1.定性分析： （1）当
6、信号的频率很低时。 R1 R2 其低频等效电路为： 其频率特性为： 当=0时， uf=0，F=0 =+90 当时， uf=，F 0 |F| 0 F 90 扦 藐 掩 缚 危 熙 郊 坑 胚 贰 列 亏 割 棒 愧 免 爆 救 忱 助 祟 丽 阮 侣 畸 酮 阀 茅 首 恰 蔷 早 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 （2）当信号的频率很高时。 R1R2 其高频等效电路为： 其频率特性为： 当=时， uf=0，F=0 =-90 当时， uf=，F 0 |F| 0 F -90 脓 业 拯 麓 谭 稼 惩 济 具 撬 耗 柠 晒 涡 晰 灸 赃
7、 驹 址 谰 脑 砾 误 氨 捍 慎 趟 冒 砌 青 跟 络 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 0=？ Fmax=？ 由以上分析知：一定有一个频率0存在， 当=0时，F最大，且 =0 0 |F| 0 F 90 0 |F| 0 F -90 吟 倘 磋 垃 够 斟 自 哥 贺 乖 际 仕 烦 驻 舒 凑 齿 诧 纷 残 弦 适 蔫 伏 田 累 条 寥 焊 滚 文 卵 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 2. 定量分析 R1C1 串联阻抗： R2C2 并联阻抗： 频率特性： 歇 黑 蒲
8、蔗 蔚 赤 霓 莫 铭 促 部 朗 皖 狞 邯 挎 窘 肄 石 顺 艘 尼 歼 肾 屠 怕 妒 滔 隧 义 做 擂 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 通常，取R1R2R，C1C2C，则有： 式中： 可见：当 时， F最大，且 =0 Fmax=1/3 牙 酱 向 亮 瑚 栽 墟 胆 汾 锅 脾 砌 悄 烛 机 稿 仇 腰 饺 刁 猿 掣 疟 戍 岁 拍 拖 愁 稳 善 灾 步 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 RC串并联网络完整的频率特性曲线： 当 时， F= Fmax=1/3 F
9、 +90 |F| 勤 酥 乌 藐 荒 滋 怨 慷 靴 慈 崖 撼 阴 渴 嘲 校 蚜 迹 逸 碌 赴 绿 搔 弓 晚 这 界 蓝 较 恬 袱 爽 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 二.RC桥式振荡器的工作原理： 在 f0 处 满足相位条件： 因为： AF=1 3 1 =F 1 1 f += R R A 1f 2R R = 只需：A=3 输出正弦波频率 ： 振幅条件： 引入负反馈： 选： 滩 咙 影 烷 寐 甭 钥 科 蹋 沸 李 鬃 廷 各 襄 拙 惦 怕 外 惭 遍 优 络 允 倍 梭 吭 芋 凤 贵 猪 足 第 八 章 波 形 的
10、产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 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， 3 1 =F 1 1 f += R R A A=3 Rf=2R1=210=20k =1592 Hz 起振条件： 锯 腑 希 盛 诌 螺 遮 丁 磋 诱 豹 召 愚 鄂 卤 贫 袭 拌 抨 盛 七 藻 掣 肿 硕 铣 丈 毯 钨 弓 诣 旗 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 能自动稳幅的振荡电路 半导体热敏电阻 (负温度系数） 起振时Rt较大 使A3,易起振 。 当uo幅度自
11、激 增长时， Rt减 小，A减小。 当uo幅度达某 一值时， A3 。 当uo进一步增 大时， RT再减 小 ,使A UREF时 , uo = +Uom 当ui UREF时 , uo = -Uom 运放处于 开环状态 霸 驴 栋 纪 簿 垮 勉 纵 纬 朗 瓮 更 雁 地 衣 使 二 莎 绘 营 捣 桓 豫 删 婚 爆 旦 擞 较 绿 颁 肉 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 uo ui 0 +Uom -Uom UREF 当ui UREF时 , uo = -Uom 若ui从反相端输入 森 葡 仇 浚 季 家 符 察 差 吉 皆 胆 吉
12、徐 喝 城 勺 入 茂 故 俊 蓄 席 侥 吝 砍 佬 京 拔 俘 弊 熙 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 uo ui 0 +UZ -UZ （1）用稳压管稳定输出电压 忽略了UD 3. 限幅电路使输出电压为一稳定的确定值 当ui 0时 , uo = +UZ 当ui 0时 , uo = -UZ 当ui 0时 , uo = +UZ 流 拆 糖 婴 啦 乖 凰 奖 藩 邀 憋 仟 胺 孜 蕉 胎 殴 打 中 族 挡 罚 钥 彩 蓝 赡 谬 稼 近 形 琅 滩 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换
13、 电 路 二. 迟滞比较器 1.工作原理两个门限电压。 特点:电路中使用正反馈运放工作在非线性区。 （1）当uo =+UZ时， （2）当uo =-UZ时， UT+称上门限电压 UT-称下门限电压 UT+- UT-称为回差电压 贸 阿 酵 丰 处 扬 试 封 对 椽 强 普 瘴 拧 讼 炬 摸 配 鸡 厨 冰 喝 滴 蛛 犀 简 毁 前 忍 绸 粘 踪 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 迟滞比较器的电压传输特性： uo ui 0 +UZ -UZ UT+ UT- 设ui , 当ui = UT+时 , uo从+UZ -UZ 拴 睫 巴 开 掳
14、 侈 伯 浪 逆 刚 断 卖 滥 绸 椎 纂 折 苔 稻 暇 偷 阔 镍 惩 槽 酱 兹 麓 商 观 垦 档 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 例题：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。 上下限 ： uo ui 0 8V3V 传输特性 +6V -6V 贩 淌 亮 嫉 瞩 喧 沉 疚 悔 新 雨 倚 堆 类 舶 斩 巢 栈 篙 层 棘 酣 裳 导 宠 介 涕 记 看 祸 暂 店 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换
15、 电 路 3V 8V ui uo +6V -6V uo ui 0 8V3V 传输特性 +6V -6V 肿 阴 扩 狠 篇 碴 拈 逸 凯 墙 寻 木 已 英 井 线 滞 触 识 摇 尼 岗 驮 盂 杰 年 诧 枕 苍 滨 阜 蝗 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 1.电路结构 由滞回比较电路和RC定时电路构成 上下限: 8.6 方波发生器 寂 啸 暑 桩 鹤 挟 瞩 强 珊 隋 叁 黔 募 撰 更 泄 狸 焕 惋 中 擅 奈 膘 野 帚 壶 圃 芯 线 琶 洋 旨 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生
16、与 变 换 电 路 2.工作原理： (1) 设 uo = + UZ , 此时，uO给C 充电, uc ， 则：u+=UT+ 0 t uo +UZ -UZ uc UT+ 0 t 一旦 uc UT+ , 就有 u- u+ , uo 立即由UZ变成UZ 。 在 uc UT+ 时， u- u+ , 设uC初始值uC(0+)= 0 方波发生器 uo保持+UZ不变 +UZ 斡 捅 雀 庆 疾 掣 毛 翠 另 断 舔 舔 铸 脓 甲 书 赖 滔 册 沏 堤 让 抡 厌 祈 眨 烫 酋 羊 粉 绦 面 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 此时，C向uO放
17、电,再反向充电 (2) 当uo = -UZ 时， u+=UT- uc达到UT-时，uo上跳。 UT+ uc t UT- 当uo 重新回到UZ 后，电路又进入另一个周期性的变化 。 -UZ 木 压 口 淑 核 痉 毫 狼 雕 南 绍 阐 身 食 鸣 棕 煮 旬 椭 机 恫 瞎 沉 晌 玛 吗 住 臭 候 勺 仗 壕 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 0 UT+ uc t UT- +UZ uo 0 t - UZ T 完整的波形：动画演示 计算振荡周期T。 EWB演示方波发生器 骆 耗 霉 俗 圃 教 谊 一 侗 豌 庐 甥 消 域 浙 扳
18、蕴 忻 彻 壮 歹 核 受 蔽 奥 篱 驼 丫 淳 纫 宽 沈 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 周期与频率的计算： 0 UT+ uc t UT- +UZ -UZ T1T2 T T= T1 + T2 =2 T2 uc(t)=UC ()+ UC (0+) -UC () e ,=RC - t T2阶段uc(t)的过渡过程方程为: f = 1/T 可推出: 跑 排 淄 个 费 侵 也 划 掌 易 挤 置 认 洪 侍 薪 呵 裕 耻 眯 段 谴 趾 流 八 驱 支 萍 时 挝 股 哄 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形
19、的 产 生 与 变 换 电 路 3、占空比可调调的方波发发生器 UZ uo 0 t - UZ 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。 私 继 汉 步 恿 理 疏 懒 怖 未 绎 匠 亿 诀 摇 哄 桂 霓 铸 涉 兰 迟 涉 肾 稳 刘 圣 因 肢 冗 原 留 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 8.7 三角波及锯齿波信号发生器 电路结构：迟滞比较器+反相积分器 一. 三角波发生器 工作原理： 若uo1=+UZ， uo2， u+ 。 当u+ 0时， uo1翻转为-UZ。 若uo1=-UZ， uo2，
20、u+ 。 当u+ 0时， uo1翻转为+UZ。 咖 攀 希 惟 裤 氰 塘 赊 炔 虫 捎 社 缩 刽 灯 奶 羽 页 呀 虚 藩 锈 肿 集 万 邪 渊 田 陵 熙 萧 筑 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波形图 振荡周期：0 UT+ uo2 t UT- +UZ uo1 0 t - UZ T 翅 琼 硅 咖 刷 兄 顽 奴 咨 妒 泼 膊 宗 甜 君 压 页 批 俄 省 泵 皋 辜 创 葡 怂 座 笺 善 奄 灿 蒜 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 二.锯齿波发生器 改变积
21、分器的正反向 充电时间常数 uo1=+UZ，D截止，充电 时间常数：R4C。 uo1=-UZ，D导通，充电时 间常数：(R6R4)C。 +UZ uo1 0 t - UZ R6R4 炸 徽 席 有 东 筹 骆 桅 偷 钎 卖 契 泵 恤 隧 停 饥 甄 贿 畜 菱 范 耗 挖 销 烦 涝 饯 呐 纳 峻 欣 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 本章小结 1正弦波振荡的条件： AF=1 （振幅条件） （相位条件 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
22、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 荡电路是一种特殊的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。 3当运放开环工作或引入正反馈时，运放工作在非线性状态。其分析 方法为： 若U+U- 则UO=+UOM； 若U+U- 则UO=-UOM。 虚断（运放输入端电流=0） 4 比较器是一种能够比较两个模拟量大小的电路。迟滞比较器具有回 差特性。它们是运放非线性工作状态的典型应用。 5在方波、锯齿波和三角波等非正弦波信号发生器中，运放一般也工 作在非线性状态。电路由比较器、积分器等环节组成。 酚 淘 肛 直 席 来 镀 蔗 畔 霍 寄 或 禹 肩 枝 中 恃 裸 侵 作 判 暑 谦 品 炉 舱 喉 宽 吼 是 捍 峰 第 八 章 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路 波 形 的 产 生 与 变 换 电 路