信号的发生和变换

1、(4-1)第第9章信号的发生和变换章信号的发生和变换9.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.3 有缘滤波电路有缘滤波电路9.2 非正弦波发生电路非正弦波发生电路(4-2)一一 产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理fiiXXX 改成正反馈改成正反馈正反馈电路才能正反馈电路才能产生自激振荡产生自激振荡基本放大基本放大电路电路AoddX oX 反馈电路反馈电路FfX iX + iX9.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路(4-3)如果：如果： ifXXk闭合闭合,去掉去掉,Xi 仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路AoddX oX 反馈电路反馈电路FfX iX +k iX(4-4)反馈信

2、号代替了放大电路的输入信号反馈信号代替了放大电路的输入信号基本放大基本放大电路电路AoddX oX 反馈电路反馈电路FfX iX(4-5)自激振荡平衡条件的推导：自激振荡平衡条件的推导：fiofoiXXXFXAXX 1 FAXFAXoo基本放大基本放大电路电路AoddX oX 反馈电路反馈电路FfX iX(4-6)1.自激振荡的条件：自激振荡的条件：1 FA也可以写成：也可以写成：（1）振幅条件：）振幅条件：1 FA（2）相位条件：）相位条件： n2FAn是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必须是正反馈，意味着振荡电路必须是正反馈，振幅振幅条件条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。可以

3、通过调整放大电路的放大倍数达到。(4-7)Uo 是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B是要是要求输出的幅度。起振时求输出的幅度。起振时Uo=0，达到稳定振，达到稳定振荡时荡时Uo=B。稳定振荡的条件：稳定振荡的条件：1FA 时，时，BUo2.起振和稳幅条件起振和稳幅条件起振条件：起振条件：1FABUo 时，时，(4-8)3. 基本组成部分基本组成部分a. 放大电路。放大电路。b. 正反馈网络正反馈网络 。 c. 选频网络。选频网络。d. 稳幅环节。稳幅环节。 (4-9)4. 判断电路是否产生正弦波振荡的判断电路是否产生正弦波振荡的 方法方法a. 判断是否有放大电路、选频网络、正反馈

4、网络判断是否有放大电路、选频网络、正反馈网络 、稳幅环节。稳幅环节。b.判断放大电路收否有合适的静态工作点，动态判断放大电路收否有合适的静态工作点，动态信号能够被输入、输出和放大。信号能够被输入、输出和放大。c. 判断电路是否满足正弦波的相位条件。判断电路是否满足正弦波的相位条件。d. 求解电路的求解电路的 。是否大于是否大于判断判断，和和1FAFA (4-10)9.1.2正弦波正弦波振荡电路振荡电路1. 选频网络选频网络用用RC电路构成选频网络的振荡电路即电路构成选频网络的振荡电路即所谓的所谓的RC振荡电路，可选用的振荡电路，可选用的RC选频网络选频网络有多种，这里只介绍有多种，这里只介绍文

5、氏桥选频电路文氏桥选频电路。RCRCOU fU (4-11)jwcRjwcRjwcRUUFOf1/11/ RCRCOU fU (4-12)RCw10 令令RCf 210 则则)(3100ffffjF )(3100ffffarctgf 2002)(31ffffF 整理得整理得:)1(31wRCwRCjF 带入上式，得出：带入上式，得出：幅频特性为幅频特性为相频特性为相频特性为(4-13)频率特性：频率特性：(4-14)2. 电路组成电路组成0A 所以只有在所以只有在f0 处处,0F 才满足相位条件：才满足相位条件：因为：因为：AF=131FRR1A12 12R2R _+ + R2uoRCRCR1

6、uf(4-15)_+ + RTuoRCRCR1t 稳幅措施：稳幅措施：RT为负热敏电阻。为负热敏电阻。uotRtA半导体热敏电阻半导体热敏电阻起振时起振时RTR1, uo越越大则大则RT越小。越小。(4-16)9.2 非正弦波发生电路非正弦波发生电路9.2.1矩形波发生器矩形波发生器(4-17)9.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路ZTURRRU211 9.2.1矩形波发生器矩形波发生器ZOUu (4-18)工作原理：工作原理：设设 uo = + UZ此时，输出给此时，输出给C充电充电!+UTuc0t则：则：uP=+UT(4-19)一旦一旦 uc +UT , 就有就有 uN uP ，uo 立

7、即由立即由UZ变成变成UZ ! +UTuc0t0tuo+UZ-UZ在在 uc +UT 时，时，uN uP , uo 保持保持 + UZ不变；不变；(4-20)C 经输出端放电，经输出端放电，+UTuct-UT当当uo = -UZ时，时，uP=-UT一旦一旦 uc -UT , 就有就有 uN uP ，uo 立即由立即由-UZ变成变成+UZ !0tuo+UZ-UZ(4-21) 当当uo 重新回到重新回到UZ 以后，电路又进入另一以后，电路又进入另一个周期性的变化：个周期性的变化：+UTuC0t-UT+UZuO0t- UZ(4-22)CRTZTZTeUUUU32/)( Tf1 由电容上电压波形知：二

8、由电容上电压波形知：二分之一周期内，电容充电分之一周期内，电容充电起始值为起始值为UT，终了值为，终了值为UT，时间常数为，时间常数为R3C，时间时间t趋于无穷时，趋于无穷时，Uc趋趋于于UZ，利用一阶，利用一阶RC电电路三要素可列方程：路三要素可列方程：)21ln(2213RRCRT teffftf )()0()()(4-23)UOUZ时，时，uo通过通过Rw1、D1和和R3对电容对电容C充电，充电，则时间常数则时间常数1 (Rw1R3)CCRRTZTZTWeUUUU)(131)( (4-24)UOUZ时，时，uo通过通过Rw2、D1和和R3对电容对电容C放电，放电，则时间常数则时间常数2

9、(Rw2R3)CCRRTZTZTWeUUUU)(232)( (4-25)利用一阶利用一阶RC电路的三要素可以解出：电路的三要素可以解出：)21ln()2()21ln()()21ln()(213212132221311RRCRRTTTRRRRTRRRRTWWW (4-26)9.2.2 三角波发生器三角波发生器(4-27)9.2.2 三角波发生器三角波发生器ZOOOPURRRuRRRuRRRuRRRu21121212112121 令令uP1 uN10，则，则ZTURRu21 (4-28)9.2.2 三角波发生器三角波发生器设初态设初态UO1为为UZ,积分电路反向积分，积分电路反向积分， UO线性下

10、降，线性下降，一旦一旦UO UT,稍有减小，稍有减小， UO1从从UZ跃变为跃变为 UZ。UO1为为UZ,积分电路正向积分，积分电路正向积分， UO线性上升，一旦线性上升，一旦UOUT,稍有增大，稍有增大， UO1从从UZ跃变为跃变为 UZ。(4-29)(2)(13TZTUTUCRU ZTURRU21 式式中中CRRRTf31241 由积分电路知：二分之一由积分电路知：二分之一周期内，电容充电起始值周期内，电容充电起始值为为UT，终了值为，终了值为UT，积分时间为积分时间为T/2，代入输出，代入输出电压表达式：电压表达式：) 1(1) 2(2113tudtuCRtuOttOO t1t1t2t2

11、(4-30)9.2.3 锯齿波发生器锯齿波发生器假设滑动端移到最上端：假设滑动端移到最上端：TZTUTUCRU 13)(1CRRRT32112 )()()(123TZWTUTUCRRU CRRRRTW)(23212 (4-31)9.3 有源滤波器有源滤波器滤波电路的种类滤波电路的种类:按信号性质按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波器模拟滤波器和数字滤波器按电路功能按电路功能: 低通滤波器低通滤波器高通滤波器高通滤波器带通滤波器带通滤波器带阻滤波器带阻滤波器按所用元件按所用元件: 无源滤波器和无源滤波器和有源滤波器有源滤波器(4-32)j (Ui )j (Uo 传递函数：传递函数：ioioioUU

12、)j (U)j (U)j (T ioUU)j (T 幅频特性幅频特性io)( 相频特性相频特性filter(4-33)按频率特性进行分类：按频率特性进行分类： ioUU ioUU ioUU ioUU低通低通高通高通带通带通带阻带阻(4-34)RCR9.3.1有源低通滤波电路有源低通滤波电路iU oU j1Rj1UUioRCj11 0j11 RC10 一、一阶一、一阶低通滤波器低通滤波器(4-35)0j11)j (T 20)(11)j (T ioUU0 10.707 0截止频率截止频率此电路的缺点：此电路的缺点：1、带负载能力差。、带负载能力差。2、无放大作用。、无放大作用。3、特性不理想，边沿

13、不陡。、特性不理想，边沿不陡。截止频率处：截止频率处：21UUi0 (4-36)将两级一阶低通滤波器串接将两级一阶低通滤波器串接)j (T)j (T)j (T21 ？RCRRCR)j (T)j (T)j (T21 各级互相影响！各级互相影响！(4-37)二、二、 一阶有源低通滤波器一阶有源低通滤波器oF11URRRU iUCj1RCj1U iUCj11 Cj11)RR1(UU1Fio UURR1RFC+-+iU oU (4-38)Cj11)RR1(UU1Fio 幅频特性：幅频特性：201Fio)(11)RR1(UU )RC1(0 相频特性：相频特性：0arg 1、0 时：时：)RR1(UU1Fio 有放大作用有放大作用2、0 时：时：21)RR1(UU1Fio 3、 运放输出，带负载能力强。运放输出，带负载能力强。幅频特性与一阶无幅频特性与一阶无源低通滤波器类似源低通滤波器类似(4-39)三、三、 二阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器 UAUFoCj1UURUURUUoPPPi PP