模拟电子技术基础第26讲 非正弦波信号发生器ppt课件

1、9.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.3.1 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性9.3.2 变压器反响式变压器反响式LC振荡电路振荡电路9.3.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路9.3.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 LC LC振荡电路主要用来产生高频正弦信号，普振荡电路主要用来产生高频正弦信号，普通在通在1MHz1MHz以上。它与以上。它与RCRC振荡电路的不同之处是它振荡电路的不同之处是它由电感和电容组成，所以命名为由电感和电容组成，所以命名为LCLC正弦波振荡电正弦波振荡电路。路。1. 1. 等效阻抗等效阻抗9.3.1 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性

2、LRCLRCZ jj1)j(j1 )1j(CLRCLZ 普通有普通有LR 那那么么CQLQRCLZ000 电路发生谐振。电路发生谐振。LC10 为谐振频率为谐振频率谐振时阻抗最大且为纯阻性谐振时阻抗最大且为纯阻性其中其中CLRRCRLQ1100 为质量因数，为质量因数，同时有同时有IQII CL即即III CLCL001若用来评价回路损用来评价回路损耗大小的目的耗大小的目的2. 频率呼应频率呼应9.3.1 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性200211)( QZZ)(02 Qarctg1 由相频特性可知，当由相频特性可知，当00时，由时，由于于L1/CLV-V+V-时，时，VoVo为

3、正向输出饱和电压为正向输出饱和电压VOHVOH 当当V+V-V+0 时，时， vOmax = VOH= +VCCvI UR时，时， 输出应为负饱和值，稳压管的导通输出应为负饱和值，稳压管的导通,输出电压输出电压的幅度被限定在的幅度被限定在Uo=-UDUoRoDz当当UiUR时，输出为正饱和值，由于稳压管的稳压作用，时，输出为正饱和值，由于稳压管的稳压作用， Uo=UzUDURUoUiUz输出电压被限定在输出电压被限定在UZ+UD)9.4.1 比较器比较器2 2门限电压不为零的比较器门限电压不为零的比较器二、二、 单门限电压比较器单门限电压比较器9.4.1 比较器比较器二、二、 单门限电压比较器

4、单门限电压比较器运用过零比较器过零比较器微分电路微分电路单导游电性单导游电性9.4.1 比较器比较器 由于在ui=Vth=VREF附近出现干扰，uO将时而为VOH，时而为VOL，导致比较器输出不稳定。假设用这个输出电压uO去控制电机，将出现频繁的起停景象，这种情况是不允许的。 二、二、 单门限电压比较器单门限电压比较器存在的问题-+R1ViR2VRVoRf引入正反响加速引入正反响加速输出电压变化输出电压变化VoViVOHVOLVT-VT+f2Rff2O2pRRVRRRVRV当当ViVp时，输出将由高电平时，输出将由高电平VOH跳变到低电平跳变到低电平VOL ；三、三、 迟滞电压比较器迟滞电压比

5、较器电电路路1 1当当ViVp时，输出将由高电平时，输出将由高电平VOL跳变到低电平跳变到低电平VOH ；Vp即为门限电压即为门限电压Vth，也称阈值电压，也称阈值电压-+R1ViR2VRVoRf引入正反响加速引入正反响加速输出电压变化输出电压变化 VoViVOHVOLVT-VT+1. 当输出当输出Vo为高电平为高电平VOH时，同相端遭到时，同相端遭到VOH和和VR同时作用同时作用f2Rff2OH2TpRRVRRRVRVV 当当ViVT+时，输出将由高电平时，输出将由高电平VOH跳变到低电平跳变到低电平VOL 。VT+称为上门限电压，也称正向阈值电压称为上门限电压，也称正向阈值电压三、三、 迟

6、滞电压比较器迟滞电压比较器电电路路1 1-+R1ViR2VRVoRf VoViVOHVOLV2 V1三、三、 迟滞电压比较器迟滞电压比较器2. 当输出当输出Vo为低电平为低电平VOL时，同相端遭到时，同相端遭到VOL和和VR同时作用同时作用f2Rff2OL2TpRRVRRRVRVV 当当ViVT-时，输出将由低电平时，输出将由低电平VOL跳变到高电平跳变到高电平VOH 。VT-称为下门限电压，也称负向阈值电压称为下门限电压，也称负向阈值电压迟滞比较器迟滞比较器上门限电压：上门限电压：下门限电压：下门限电压：-TTV-VV)V-V(RRROLOHf22门限宽度：门限宽度：( (回差电压回差电压)

7、 )-+R1ViR2VRVoRfVoViVOHVOLVT-VT+f2Rff2OH2TRRVRRRVRVf2Rff2OL2-TRRVRRRVRV1. 改动基准电压改动基准电压VR可改动上、下门限电压可改动上、下门限电压VT-、 VT+ ， 但不影响门限宽度但不影响门限宽度V。2. 改动正反响系数改动正反响系数R2/(R2+Rf),将影响将影响V和和 VT-、 VT+ 。3. 运放的正负饱和电压运放的正负饱和电压VOH、VOL ，可经过加限幅电路限制其值，可经过加限幅电路限制其值f2Rff2OH2TRRVRRRVRVf2Rff2OL2-TRRVRRRVRVf2OH2TRRVRVf2OL2TRRVR

8、V电电路路1 1电电路路2 2电电路路3 3电电路路3 3迟滞比较器迟滞比较器稳压管和电阻稳压管和电阻R4R4构成稳幅电构成稳幅电路，使输出电压为路，使输出电压为10V10V。 R1R1、R2R2构成正反响电路构成正反响电路, ,使使 212RRRVVOP阈值电压阈值电压 V5RRRVV212OHTV5RRRVV211OLT9.4.2 方波产生电路方波产生电路为积分电路为积分电路CRf 输出电压经积输出电压经积分后产生一个变化分后产生一个变化的电压替代迟滞比的电压替代迟滞比较器的输入信号。较器的输入信号。 方波发生器又方波发生器又称多谐振荡器。称多谐振荡器。 vC9.4.2 方波产生电路方波产

9、生电路212RRRVVZT212RRRVVZT假定电路的初始形状假定电路的初始形状 ZOVV212RRRVVZPVC-+,VC0反向充电反向充电正向正向充电充电反向充电反向充电PCVV ZOVV 212RRRVVZP反向反向充电充电VCVCPCVV ZOVVVC+-1、任务原理、任务原理9.4.2 方波产生电路方波产生电路VC+-反向充电反向充电CRtOtcfeVVVv)()()()(ccc电容充放电时电容充放电时 ：时间常数：稳态值：初始值CRVVfO )(c)(c三要三要素法素法Z0FVV)(cZVV)(cZtcFVv)(CRtZZZZfeFVVVFV211RRRF2Tt)ln(12fRR

10、21RC)ln(12fRR21R2TC2、振荡周期、振荡周期9.4.3 矩形波产生电路矩形波产生电路)21ln(1211RRCRTf)21ln(1222RRCRTf)21ln()(122121RRCRRTTTff正向充电正向充电反向充电反向充电频率范围：频率范围：10Hz10KHz占空比不为占空比不为50%的适用电路的适用电路忽略二极管的正向电阻忽略二极管的正向电阻RoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2 Vo2CR3A2WA1 迟滞比较器迟滞比较器,VR=0,V01=(VZ+VD)，A2 积分器积分器,上下限电压由上下限电压由Vi1和和Vo1共同决议共同决议输入一周期变化的信号输出输

11、入一周期变化的信号输出V01将是一方波将是一方波输入方波信号，输出是一个三角波信号输入方波信号，输出是一个三角波信号9.4.4 方波和三角波发生器方波和三角波发生器V0 tVom1Vom2Von2Von1T1T2T方波和三角波发生器方波和三角波发生器V01V02Vom1=VZ+VDVon1= -(VZ+VD)RoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2 Vo2CR3A2W f1i1ff1o11RRVRRRVRVA1同相端的电位同相端的电位Vi1V稍大于零，比较器的输出将由低稍大于零，比较器的输出将由低电平电平Von1跳变到高电平跳变到高电平Vom1 。f1i1ff1on11RRVRRRVR

12、V1on1fi1RVRV上门限电压上门限电压=Vom2= 0Vi1V稍小于零，比较器的输出将由高稍小于零，比较器的输出将由高电平电平Vom1跳变到低电平跳变到低电平Von1 。f1i1ff1om11RRVRRRVRV1om1fi1RVRV下门限电压下门限电压=Von2= 0当当Vo1=Von1时，时，当当Vo1=Vom1时，时，方波和三角波发生器方波和三角波发生器on2om2VVV)VV(R2RDZf1门限宽度门限宽度周期周期T与频率与频率ff21RCR4RTT1f 是电位器的分压系数om2T0w4o1m2VdtRRVC1f2121RCR2RTTRoDz+-R1 Vi1R4Vo1RfA1-+R

13、2 Vo2CR3A2WR22R21D1D2设计思想：设计思想： 将积分器的充放电回路分开，从而改动将积分器的充放电回路分开，从而改动T1和和T2。1. 当当Vo1为正电压为正电压Vom1时，正电压时，正电压W D1给给C充电充电,积积分时间常数分时间常数1R21C.2.当当Vo1为负电压为负电压Von1时，负电压时，负电压W D2给给C放电放电,积分积分时间常数时间常数2 R22C.9.4.5 脉冲和锯齿波发生器脉冲和锯齿波发生器f2211RCR2RT )RR(RC2RT2221f1T1f f2112RCR2RT 小小 结结 1、在第7章曾经讨论过，从振荡条件思索，当反响深度过深或环路增益过大

14、时，负反响放大电路趋向不稳定，即产生自激振荡。本章那么是在电路中有意地构成正反响以满足相位平衡和振幅平衡条件，构成自激以产生正弦信号，二者的任务过程，本质上是一样的。 2 2、按构造来分，正弦波振荡电路主要有、按构造来分，正弦波振荡电路主要有RCRC型和型和LCLC型两大类，它们的根本组成包括：可进展正常任型两大类，它们的根本组成包括：可进展正常任务的放大电路务的放大电路A A，能满足相位平衡条件的反响网络，能满足相位平衡条件的反响网络F F，其中其中A A或或F F兼有选频特性。普通从相位和幅度平衡条兼有选频特性。普通从相位和幅度平衡条件来计算振荡频率和放大电路所需的增益。而石英件来计算振荡

15、频率和放大电路所需的增益。而石英晶体振荡器是晶体振荡器是LCLC振荡电路的一种特殊方式。由于晶振荡电路的一种特殊方式。由于晶体的等效谐振回路的体的等效谐振回路的Q Q值很高，因此振荡频率有很值很高，因此振荡频率有很高的稳定性。高的稳定性。 小小 结结 3、本章引见了单门限电压比较器和迟滞比较器,它们均有同相输入和反相输入两种接法。单门限电压比较器中的运放通常任务在开环形状,只需一个门限电压；而迟滞比较器中的运放通常任务在正反响形状，其正向过程(vI上升时)和负向过程(vI下降时)的门限电压不同，因此有上、下两个门限电压值。估算门限电压应抓住输入电压vI使输出电压vO发生跳变的临界条件：运放的两

16、输入端近似相等，即v+=v-。 4 4、非正弦波信号产生电路中没有选频网络，同、非正弦波信号产生电路中没有选频网络，同时器件在大信号形状下任务，它属于一种弛张振荡时器件在大信号形状下任务，它属于一种弛张振荡电路。本章讨论了方波、矩形波、锯齿波和三角波电路。本章讨论了方波、矩形波、锯齿波和三角波产生电路。它们通常由比较器、反响网络和积分电产生电路。它们通常由比较器、反响网络和积分电路等组成。判别电路能否振荡的方法是，设比较器路等组成。判别电路能否振荡的方法是，设比较器的输出为高电平的输出为高电平( (或低电平或低电平) )，经反响、积分等环节，经反响、积分等环节，能使比较器输出从一种形状跳变到另一种形状，那能使比较器输出从一种形状跳变到另一种形状，那么电路能振荡。锯齿波与三角波产生电路的差别是，么电路能振荡。锯齿波与三角波产生电路的差别是，前者积分电路的正向和反向充放电时间常数不相等，前者积分电路的正向和反向充放电时间常数不相等，而后者是一致的。而后者是一致的。 重点难点重点难点重点：重点： (1)(1)产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。产生正弦振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。