第九章信号产生电路

1、上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础第九章第九章 信号产生电路（信号发生器）信号产生电路（信号发生器） 按产生的按产生的波形特点波形特点可分为可分为正弦波正弦波振荡器振荡器* *非正弦波非正弦波振荡器振荡器( (张驰振荡器）张驰振荡器）第八章：学习集成运放在信号的运算、信号的处理方第八章：学习集成运放在信号的运算、信号的处理方 面的应用面的应用第九章：学习集成运放在信号产生方面的应用第九章：学习集成运放在信号产生方面的应用信号发生器常称为振荡器：在没有输入信号的条件下，信号发生器常称为振荡器：在没有输入信号的条件下，能够自行产生能够自行产生一定幅度、一定频率一定幅度、一定频率的输

2、出信号的电路。的输出信号的电路。上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础9.1 正弦波信号发生器正弦波信号发生器 正弦波振荡电路的基本概念正弦波振荡电路的基本概念-自激振荡自激振荡 正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的。正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的。1产生正弦波自激振荡的平衡条件产生正弦波自激振荡的平衡条件 .正正反馈网络反馈网络放大环节放大环节.XoAF.XidXf自激振荡原自激振荡原理方框图理方框图自激振荡：定义及影响自激振荡：定义及影响不同于不同于零漂零漂：上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础输入输入Xid.反馈反馈Xf=FXo. .输出输出Xo=

3、 AXid. .放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F如果如果Xf=Xid.可在输出端继续维持原有的输出信号可在输出端继续维持原有的输出信号正反馈正反馈工作原理工作原理上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础由由.idofAFXFXX idfXX 及及知电路产生自激振荡的平衡条件为知电路产生自激振荡的平衡条件为 1 AF 输入输入Xid.反馈反馈Xf=FXo. .输出输出Xo= AXid. .放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F如果如果Xf=Xid.上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础（1）幅度平衡条件幅度平衡条件 1 AF（2）相位平衡条件相位平衡条件

4、, 2102 ，nnFA 上式可分解为上式可分解为AAA FFF 1 AF 式式中中上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础一个振荡器，只在振荡频率一个振荡器，只在振荡频率f0时时满足相位平衡的条件。满足相位平衡的条件。平衡条件讨论平衡条件讨论a. 相位平衡条件相位平衡条件在电路中应包含选频网络在电路中应包含选频网络放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础1 AF若若 则电路减幅振荡，最后停振荡。则电路减幅振荡，最后停振荡。1 AF若若 ，电路增幅振荡。，电路增幅振荡。b. 幅度平衡条件幅度平衡条件AF=1维持

5、等幅振荡的唯一条件维持等幅振荡的唯一条件放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础2振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定 振荡电路的起振条件振荡电路的起振条件AF 1AF 1, 2102 ，nnFA AF=1只能只能维持振荡，但不能建立振荡维持振荡，但不能建立振荡AF 1将使输出幅值越来越大，直至出现非线性失将使输出幅值越来越大，直至出现非线性失真。真。放大电路中还应包含放大电路中还应包含稳幅环节稳幅环节上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础AF=1AF 1起振起振维持振荡维持振荡自激振荡电路的建立过程自激振荡电路

6、的建立过程上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础id0UomUOidfmUU A反馈特性反馈特性幅度特性幅度特性F太小太小自激振荡电路的建立过程（自激振荡电路的建立过程（线性反馈）线性反馈）上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础幅度特性幅度特性omU OidfmUU omUOidfmUU B幅度特性幅度特性非线性反馈非线性反馈非线性反馈非线性反馈上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础3正弦波信号发生器组成正弦波信号发生器组成放大环节放大环节正反馈网络正反馈网络选频网络选频网络稳幅环节稳幅环节组成组成4. 正弦波信号发生器的分类正弦波信号发生器的分类 根据选频

7、网络所用元件分根据选频网络所用元件分RC型振荡器型振荡器LC型振荡器型振荡器晶体振荡器晶体振荡器上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础文氏电桥振荡器文氏电桥振荡器* *文氏电桥振荡电路文氏电桥振荡电路移相式振荡电路移相式振荡电路主要类型主要类型双双T网络式振荡电路网络式振荡电路选频网络选频网络反馈网络反馈网络放大电路放大电路9.2 RC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器UoRRCCAR1R2+ +1.电路结构及工电路结构及工作原理分析作原理分析注重四个组成部注重四个组成部分分上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础2RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性CRZ j

8、11 CRZ j1/2 图中图中选频网络选频网络选频网络选频网络Z1Z2RRCCUoUf+ + +UoRRCCAR1R2+ +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础反馈系数反馈系数)1-j(31CRCR CRCRCR j1/)j1(j1/ 212ZZZ ofUUF Z1Z2RRCCUoUf+ + +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础RC10 令令)-j(3100 F由此可得由此可得 F 的幅频特性与相频特性的幅频特性与相频特性)1-j(31CRCR 即即ofUUF 上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础幅频特性幅频特性2002)(31 F当当 0 0时，

9、时，F0当当 时时, ,F0 0当当 = = 0 0时时, ,F= =Fmax=1/3f031/ Ff0幅频特性曲线幅频特性曲线上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础3)(00 arctgF相频特性相频特性当当 0 0时，时， F 90 当当 时时, , F 90 当当 = = 0 0时时, , F 0 0 ff0 90 90 45 45相相频频特特性性曲曲线线f031/ Ff0幅幅频频特特性性曲曲线线 F =0 ，且，且反馈最强反馈最强可见，当可见，当 = = 0 0时时上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础3工作原理工作原理 0f（1）要满足相位相同当）要满足相位相

10、同当f= 时时 （3）振荡频率）振荡频率RCf 210 与与同相位同相位UoUf 的幅值最大的幅值最大Uf=/3UoUf即即3221 RRRA（2）当）当 时，时，满足振荡条件满足振荡条件UoRRCCAR1R2+ +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础Rt为负温度系数的热敏电阻为负温度系数的热敏电阻RRCCARWUoRt+ +利用非线性热敏电阻稳幅利用非线性热敏电阻稳幅4稳幅措施稳幅措施 上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础a. 用用LC并联谐振回路作为选频网络。并联谐振回路作为选频网络。 9.3 LC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器b. 主要用来产生主要用来产

11、生1MHZ以上的高频信号。以上的高频信号。主要特点主要特点: :c. 频率稳定性好。频率稳定性好。上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础按照反馈方式按照反馈方式变压器反馈式变压器反馈式电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式LC型正弦波信号发生器类型型正弦波信号发生器类型上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础1LC并联谐振回路并联谐振回路RCLZ+ +sIsUcIRLI0|Z|ff00 ff0Q大大Q小小Q大大Q小小阻抗频率特性阻抗频率特性相频特性相频特性上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(1) 谐振频率谐振频率 LCf 210 (2) 谐振时的等值电阻

12、谐振时的等值电阻R0 (3) 电路的品质因数电路的品质因数10S RLIIQC RCLIUR ss0ZRmax0 RCLZ+ +sIsUcIRLI上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础2选频放大电路选频放大电路 当当f = f0（ LC并联谐振频率）时并联谐振频率）时（1）输出电压幅值最大。输出电压幅值最大。（2）输出与输入电压反相。输出与输入电压反相。工作原理工作原理放大电路只对谐振频率放大电路只对谐振频率f0的信号有放大作用的信号有放大作用LC并联谐振电路并联谐振电路C+LT+iUB1RB1RCCV CCoUECERBC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础3变压器

13、反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 +T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础正反馈的判断正反馈的判断(1) 相位条件相位条件判断的方法判断的方法瞬时极性法瞬时极性法判断的步骤判断的步骤b. 断开反馈回路断开反馈回路a. 假设谐振回假设谐振回路发生谐振路发生谐振+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础c. 加入瞬时极性加入瞬时极性为为 输入电压输入电压Ui A+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECERd. 输出电压输出电压Uo极性为极性为 UiUo

14、上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础 Fe. 反馈反馈电压电压极极性性Uf为为 2 FAf.判断是否满足相判断是否满足相位平衡条件位平衡条件构成正反馈构成正反馈满足相位平衡条件满足相位平衡条件+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECERUf UiUo上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础（2） 起振条件起振条件beCrRA 12NNF 因为因为合理地选择电路参数，及合理地选择电路参数，及变 压 器 的 变 比 ， 可 使变 压 器 的 变 比 ， 可 使AF1,满足起振条件满足起振条件。+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下

15、页后退后退 电子技术基础电子技术基础LC 21 (3) 振荡频率振荡频率LLCLf 210(4) 电路的特点电路的特点a.调节调节N2方便，起振容易。方便，起振容易。+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础g.受受变压器分布参数的变压器分布参数的限制，振荡频率不能很限制，振荡频率不能很高。高。b. 振荡频率高振荡频率高c. 电路的品质因数电路的品质因数高高e. 频率稳定性高频率稳定性高d. 输出波形好输出波形好f. 体积、重量大体积、重量大+T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页后退后退 电子技术

16、基础电子技术基础4电感三点式正弦振荡电路电感三点式正弦振荡电路 C+T+N2N1ECERB2RB1RL1L2CCV BC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础TL1RB1/RB2L2C振荡电路的交流通路振荡电路的交流通路C+T+N2N1ECERB2RB1RL1L2CCV BC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础TL1L2C忽略忽略RB1/RB2简化的交流通路简化的交流通路TL1RB1/RB2L2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(1) 相位平衡条件的判断相位平衡条件的判断b. 断开反馈回路断开反馈回路a. 假设谐振回假设谐振回路发生谐振路发生谐振TL

17、1L2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础 iUUiUo相量图相量图Uod. 输出电压输出电压Uo极性为极性为c. 加入瞬时极性加入瞬时极性为为 输入电压输入电压UiTL1L2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础UiUo相量图相量图ICLUff. 电压电压Uf超前超前ICL90ICLUfUf与与Ui同相同相，满足相位平衡条件满足相位平衡条件 iUUoTe. 电流电流ICL超超前前Uo90L1L2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础TL1L2CiUUoICLUf(2) 幅度条件幅度条件Uf来自来自L2，改变电感中间抽改变电感中间抽头位置，调整反馈强

18、弱，头位置，调整反馈强弱，容易容易满足幅度条件。满足幅度条件。上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础MLLL221 M为线圈为线圈L1与与L2之间的互感之间的互感 (3) 谐振频率谐振频率LCf 210 式中式中TL1L2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(4) 电路特点电路特点a. 线圈的三个端子分别与线圈的三个端子分别与T的三个电极的三个电极B、C、E相连接，相连接，故称之为电感三点式振荡电故称之为电感三点式振荡电路。路。 b. 容易起振。容易起振。c. 输出波形中含有高次谐波，波形较差。输出波形中含有高次谐波，波形较差。UfTL1L2C上页上页下页下页后退后

19、退 电子技术基础电子技术基础（5） 电容三点式正弦波振荡电路电容三点式正弦波振荡电路 +T+LCCV CRERECB1RB2RBC1C2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础+T+LCCV CRERECB1RB2RBC1C2CTLCRBR1C2C交流通路交流通路B2BB/ RRR 上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础TL1C2C简化的交流通路简化的交流通路TLCRBR1C2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础b. 断开反馈回路断开反馈回路a. 假设谐振回假设谐振回路发生谐振路发生谐振(1) 相位平衡条件的判断相位平衡条件的判断TL1C2C上页上页下页

20、下页后退后退 电子技术基础电子技术基础c. 加入瞬时极性加入瞬时极性为为 输入电压输入电压Ui iU相量图相量图UiUoTL1C2CUod. 输出电压输出电压 Uo极性为极性为上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础UiUoICLILCf. 电压电压Uf滞后滞后ICL90UfUi与与Uf同相同相，满足相位平衡条件满足相位平衡条件e. 电流电流ILC滞滞后后Uo90相量图相量图Uf iUTL1C2CUo上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(2) 幅度条件幅度条件Uf来自来自C2， 改变改变C2的大的大小，调整反馈强弱，容小，调整反馈强弱，容易易满足幅度条件。满足幅度条件。

21、UfTL1C2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础LCf 210 2121CCCCC (3) 谐振频率谐振频率TL1C2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(4) 电路特点电路特点a. 电容器电容器的三个端子分别与的三个端子分别与T的三个电极相连接，故称之的三个电极相连接，故称之为电容三点式振荡电路。为电容三点式振荡电路。 b. 容易起振。容易起振。c. 输出波形中高次谐波少，波形好。输出波形中高次谐波少，波形好。d. 改变电容改变电容C2时，容易停振。时，容易停振。TL1C2C上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础改进的电容三点式振荡电路改进的电容

22、三点式振荡电路CLf 210CCCC111121 谐振频率谐振频率L+T+CCV CRERECB1RB2RBC1C2CC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础1. 石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性（1） 各向异性各向异性（2） 具有具有压电效应压电效应 在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。9.4 晶体振荡器晶体振荡器压电效应：压电效应：上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础 当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频当交变电压的频率等于晶片的固有机械

23、振动频率时，振幅急剧增加，这种现象称为压电谐振。率时，振幅急剧增加，这种现象称为压电谐振。 当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会产生机械变形振动。产生机械变形振动。压电谐振压电谐振上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础石英晶体谐振器的结构石英晶体谐振器的结构适当地切片适当地切片涂上银层涂上银层涂上银层涂上银层引出两个电极引出两个电极引出两个电极引出两个电极加装上外壳加装上外壳上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础电路符号电路符号上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础（2）等效电路和谐振频率等效电路和谐振频率R

24、等效晶片振动时内部的摩擦损耗等效晶片振动时内部的摩擦损耗等效电路等效电路C0 两金属电极间构成的静电电容两金属电极间构成的静电电容L 等效晶片振动时的惯性等效晶片振动时的惯性C 等效晶片振动时的弹性等效晶片振动时的弹性RCLC0上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础电路特点：电路特点：a. L很大，很大，C和和R很小很小b . Q很高，很高，达达104106c. 频率稳定度（频率稳定度（f / /f0）很高。）很高。 三种振荡电路的频率稳定度：三种振荡电路的频率稳定度：RC振荡振荡器：器： 10-2LC振荡振荡: : 10-3 10-4石英晶体振荡：石英晶体振荡： 10-910-1

25、1RCLC0上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础当忽略当忽略R时，电抗时，电抗)(j10202LCCCCLC CLCCLC j1jj1)j1j (j100 XRCLC0X上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础LCf 21S 串联谐振频率串联谐振频率 )(j10202LCCCCLCX 当当ffs时，时，Xfs时，时，X0, 电路呈感性电路呈感性a. 当当1- 2LC= =0时时， X=0RCLC0X电路发生串联谐振电路发生串联谐振上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础并联谐振频率并联谐振频率RCLC0X)(j10202LCCCCLCX CCCCLf 00P2

26、1 X=b. 当当j (C0+C 2LCC0 ) = 0时时电路发生并联谐振电路发生并联谐振上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础0S1CCf CCCLC 0021 LCCCC 200 CCCCLf 00P21 由于由于CC0SPff 故故RCLC0X上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础电抗电抗频率特性频率特性fX0感性感性容性容性fsfp当当Pff X时，时，当当 f0X时，时，)(j10202LCCCCLCX 由式由式知知RCLC0X上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础a. 当当 fsffp 时，电路呈感性。时，电路呈感性。b.当当 f fp 时，电

27、路呈容性。时，电路呈容性。可见可见: :电抗电抗频率特性频率特性fX0感性感性容性容性fsfp上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础2石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 （1）并联型晶体振荡器并联型晶体振荡器 并并 联联晶体呈感性晶体呈感性谐振频率谐振频率p0Sfff T+C1C2RCRE+VCCRB1RB2CB上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础交流等效电路交流等效电路CTRLREC1C2C0RCT+C1C2RCRE+VCCRB1RB2CB上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础CCCCCCLf 000)(21 谐振频率谐振频率2121CCCCC 式中式中)

28、(0CCC 由于由于S021fLCf 故故CTRLREC1C2C0RC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础（2）串联型晶体振荡器串联型晶体振荡器S0ff 谐振频率谐振频率CBC+R+T1T2RE2RC1RB1RB2uo+VCCRE1+上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础思思 考考 题题1. 如果在正弦波发生器中，没有选频网络或稳幅环如果在正弦波发生器中，没有选频网络或稳幅环节，那么电路将会出现什么情况？节，那么电路将会出现什么情况？2. 电容三点式和电感三点式正弦波振荡电路相比，电容三点式和电感三点式正弦波振荡电路相比，哪个电路输出的波形更好，为什么？哪个电路输出的

29、波形更好，为什么？上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础9.5 非正弦信号发生器非正弦信号发生器主要特点主要特点： 振荡条件比较简单，只要反馈信号振荡条件比较简单，只要反馈信号能使能使比较电路比较电路状态发生变化，即能产生状态发生变化，即能产生周期性的振荡。周期性的振荡。 上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础非正弦信号发生器的主要组成：非正弦信号发生器的主要组成：（1）具有开关特性的器件（如）具有开关特性的器件（如电压比较器、电压比较器、BJT等）等）（2）反馈网络反馈网络（3）延时环节延时环节主要作用：产生高、低电平。主要作用：产生高、低电平。主要作用：将输出电压适

30、当地反馈给开关器件使主要作用：将输出电压适当地反馈给开关器件使之改变输出状态。之改变输出状态。主要作用：实现延时，以获得所需要的振荡频率。主要作用：实现延时，以获得所需要的振荡频率。上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础集成运放的非线性应用：集成运放的非线性应用：是指由运放组成的电路处于非是指由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系线性状态，输出与输入的关系 uo=f( ui ) 是非线性函数。是非线性函数。由运放组成的非线性电路有以下三种情况：由运放组成的非线性电路有以下三种情况：1. 电路中的运放处于非线性状态。电路中的运放处于非线性状态。+Auo比如：运放开环应用比如

31、：运放开环应用uo运放电路中有正反馈，运放处于非线性状态。运放电路中有正反馈，运放处于非线性状态。9.5.1运算放大器的非线性运用运算放大器的非线性运用上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础2. 电路中的运放处于线性状态，但外围电路有非电路中的运放处于线性状态，但外围电路有非线性元件（二极管、三极管、稳压管等）。线性元件（二极管、三极管、稳压管等）。ui0时时：iFouRRu11ui UR时时 , uo = +Uom当当ui UR时时 , uo = -Uom 一、一、若若ui从同相端输入从同相端输入电压比较器电压比较器上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础+uouiUR

32、uoui0+Uom-UomUR当当ui UR时时 , uo = -Uom 二、二、 若若ui从反相端输入从反相端输入上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础uoui0+UOM-UOM+uoui三、过零比较器三、过零比较器: (UR =0时时)+uouiuoui0+UOM-UOM上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础+uouitui例：例：利用电压比较器将正利用电压比较器将正弦波变为方波。弦波变为方波。uot+Uom-Uom总结作用：总结作用：1.波形变换波形变换 2.模拟信号转换为数字信号模拟信号转换为数字信号上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础+uiuou

33、i0+UZ-UZ限幅过零电压比较器限幅过零电压比较器 电路改进：用稳压管稳定输出电压。电路改进：用稳压管稳定输出电压。uo UZ电压比较器的另一种形式电压比较器的另一种形式 将双向稳压管接在将双向稳压管接在负反馈回路上负反馈回路上+uiuo UZRR +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础比较器的特点比较器的特点1. 电路简单。电路简单。2. 当当Ao不够大时，不够大时， 输出边沿不陡。输出边沿不陡。3. 容易引入干扰。容易引入干扰。tuiuot过零附近仍过零附近仍处于放大区处于放大区上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础一、下行迟滞比较器一、下行迟滞比较器分析分析1

34、. 因为有正反馈，所以因为有正反馈，所以输出饱和。输出饱和。2. 当当uo正饱和时正饱和时(uo =+UOM) ：U+HomUURRRU2113. 当当uo负饱和时负饱和时(uo =UOM) ：LomUURRRU211+uoRR2R1ui参考电压由参考电压由输出电压决定输出电压决定特点：特点：电路中使用正反馈，电路中使用正反馈， 运放处于非线性状态。运放处于非线性状态。1. 没加参考电压的下没加参考电压的下行迟滞比较器行迟滞比较器2 迟滞比较器迟滞比较器上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础omHURRRU211omLURRRU211分别称分别称UH和和UL上下门限电压上下门限电压

35、。称。称(UH - UL)为为回差回差。当当ui 增加到增加到UH时，输出时，输出由由Uom跳变到跳变到-Uom；+uoRR2R1ui当当ui 减小到减小到UL时，输出时，输出由由-Uom跳变到跳变到Uom 。传输特性：传输特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干扰不会引起小于回差的干扰不会引起跳转。跳转。跳转时，正反馈加跳转时，正反馈加速跳转。速跳转。上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础tuiUom-UomtuiUHUL例：例：下行迟滞比较器的下行迟滞比较器的输入为正弦波时，输入为正弦波时，画出输出的波形。画出输出的波形。+uoRR2R1ui上页上页下页下页后退后退

36、电子技术基础电子技术基础RomHURRRURRRU212211RomLURRRURRRU2122112. 加上参考电压后的下行迟滞比较器加上参考电压后的下行迟滞比较器加上参考电压后的上下限：加上参考电压后的上下限：用叠加原理计算：用叠加原理计算：+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础下行迟滞比较器两种电路下行迟滞比较器两种电路传输特性传输特性的比较的比较:+uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础例：例：R1=1

37、0k ，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V当输入当输入 ui 为如图所示的波形时，画出输出为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。的波形。+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL5V10Vuit0上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础首先计算上下门限电压：首先计算上下门限电压：+uoRR2R1uiURV10212211RomHURRRURRRUV2212211RomLURRRURRRU上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础+UOM-UOM根据传输特性画输出波形图。根据传输特性画输出波形图。+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL

38、uiuott10V5V002V上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础0211212omiURRRuRRRu+=0 时翻转，可以求出上下门限电压。时翻转，可以求出上下门限电压。0211212omiURRRuRRR二、上行迟滞比较器二、上行迟滞比较器+uoRR2R1uiHomiUURRu21LomiUURRu21当当u+ u- =0 时时, uo= +UOM当当u+0时时电容电容C充电充电uOuC0tuO, uC UZ UZ FUZ FUZicuO、uC波波形图形图 uO=+UzRAURCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础b. 当当u

39、CFUZ 时时uOuCUR=-FUz uO=-Uz FUZ FUZ0tuO, uC UZ UZuO、uC波波形图形图icRAURCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础c. 当当uO=-Uz时时UR=-FUzuOuC0tuO, uC UZ UZ FUZ FUZuO、uC波波形图形图uC按指数规律下降按指数规律下降电容电容C放电放电icRAURCR1R2R3uOUZDZu+uuC+上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础d. 当当uC R ，输出，输出波形具有波形具有什么特点？什么特点？上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础答

40、：答：如果电阻如果电阻R+ R ，那么，那么，电容电容C的充电时间将大的充电时间将大于放电时间，输出波形的占空比增大。于放电时间，输出波形的占空比增大。AURCR1R2R3uOUZDZu+uuC+R+R-D1D2上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础三角波和锯齿波发生器三角波和锯齿波发生器1电路组成电路组成迟滞比较器迟滞比较器积分器积分器uO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础O212O1211BuRRRuRRRu 图中图中ZO1Uu 2工作原理工作原理 O212Z211)(uRRRURRR uO1RCA1A2R1R2R3

41、uODZB+ + +应用叠加原理应用叠加原理上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(1) 当当 时时ZO1Uu dtuRCuttt 1OO1tRCU z输出电压输出电压电容电容 C充电充电uO随时间线性下降随时间线性下降设设uC(0+)=0波形图波形图tuO , uO10uOuO1UZuO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础ZO1Uu (2) 当当 时时0B u令令0O212Z211B uRRRURRRu得得Z21OURRu 波形图波形图tuO , uO10uOuO1UZ-UZ21Z/ RRU uO1RCA1A2R1R2R

42、3uODZB+ + +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(3) 当当 uB0时时tuO , uO10uOuO1UZ-UZ21Z/ RRU 21Z/ RRUuO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础uO输出三角波输出三角波uO1输出方波输出方波tuO , uO10uOuO1UZ-UZ21Z/ RRU 21Z/ RRUuO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(1） 输出电压幅值输出电压幅值Z21omURRU 2. 主要指标主要指标(a) 三角波幅值三角波幅值(b)

43、方波幅值方波幅值ZomUU tuO , uO10uO1uOUZ-UZ21Z/ RRU 21Z/ RRU上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础（2） 振荡频率振荡频率三角波从零上升到三角波从零上升到UOm的时间的时间T/4。由图可知由图可知uO1t+UZ0uO0+Uomt-Uom-UZ4T 40O1omd1TtRuCU而而RCTU4Z 40Zd)(1TtRUC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础故电路的振荡周期故电路的振荡周期Zom4UURCT 214RRCR 振荡频率振荡频率RCRRTf12041 上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础R+R-D1D2uO

44、1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +如果用图如果用图(a)示电路替代图示电路替代图(b)示电路的电阻示电路的电阻R，那，那么输出电压么输出电压uo的波形有何特点？的波形有何特点？(a)(b)答：三角波两边斜率不同，即三角波变成为锯齿波。答：三角波两边斜率不同，即三角波变成为锯齿波。上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础t0 0u替代替代RuO1RCA1A2R1R2R3uODZB+ + +R+R-D1D22、在上图示电路中，如果、在上图示电路中，如果电阻电阻R+ R ，画出输出，画出输出信号信号的波形。的波形。上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础 压控振荡器压

45、控振荡器原理图原理图uO=+UZ时，开关时，开关S接通接通+ +UuO=-UZ时，开关时，开关S接通接通UuO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +-U+US上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(1) 工作原理工作原理O211O1212BuRRRuRRRu 图中图中ZOUu )(Z211O1212URRRuRRR uO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +-U+US上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(a) 当当 时时ZOUu U通过通过R向向 C充电充电S 接电源接电源 +UdtURCuttt 1O1tRCU uO1随时间线性下降随时间线性下降设设

46、uC(0-)=0+uCuO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +-U+US上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(b) 当当 uB0 时时zOUu 电容电容 反向充电反向充电开关开关 S 接接 UdtURCuttt )(1O1tRCU uO1随时间线性上升随时间线性上升uO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +-U+US上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(c) 当当 uB 0 时时zOUu 电容电容 又正向充电又正向充电S又接又接UCuO1又随时间线性下降又随时间线性下降+uCuO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +-U+US上页上页下页下

47、页后退后退 电子技术基础电子技术基础uO输出方波输出方波uOuO1输出三角波输出三角波C+uCuO1RCA2A1R1R2R3uODZB+ + +-U+US上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础(2) 振荡波形图振荡波形图(3) 振荡频率振荡频率tt0 0uO0+UZt1t2-UZ2TuO1Z21URR Z21URR t1t2振荡波形图振荡波形图tRCUu O1而而由波形图知由波形图知当当212Tttt 时时Z21O1URRu 故故4Z21TRCUURR 上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础ZURCRURTf12041 由由4Z21TRCUURR 得得UURRRCTZ2

48、14 f0U，实现了电压控制振荡频率的目的，实现了电压控制振荡频率的目的上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础一种压控振荡电路一种压控振荡电路电子模电子模拟开关拟开关UD1RFuO3RRD2uO1RA2A1R1R3uODZ+ + +A3+ +A4+ +uO4CR2上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础例例1 电路如图所示，图中运放电路如图所示，图中运放A和二极管和二极管D1、D2都是都是理想器件理想器件,稳压管稳压管DZ的稳压值为的稳压值为UZ。试证明调节电位。试证明调节电位器器RW改变矩形波占空比时，周期改变矩形波占空比时，周期T将保持不变。将保持不变。A+_RCR1

49、R2R3DZD2D1uORW+_uFuC练习题练习题上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础解解 由题意，由题意，画出画出uO和和uC的波形图。的波形图。Z211FURRRU 其中其中波形图波形图A+_RCR1R2R3DZD2D1uORW+_uFuCT1T2TUZ-UZUF-UFtuOuC0uO，uC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础当当uO=UZ时，时，uO通过通过D1对电容充电对电容充电)21ln()(21W1RRCRRT 当当uO=-UZ时，电容通过时，电容通过D2 放电放电 )21ln()(21W2RRCRRT 可见，在改变可见，在改变RW滑动端位置时，滑动端

50、位置时，T保持不变。保持不变。 )21ln()2(21W21RRCRRTTT 振荡周期振荡周期 为常数为常数 A+_RCR1R2R3DZD2D1uORW+_uFuC上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础例例2 在图所示矩形波发生电路中，理想运放的最大在图所示矩形波发生电路中，理想运放的最大输出电压输出电压Uomax=12V，最小的输出电压，最小的输出电压Uomin=0V 。uOCA+R4R5100k +15V100k 0.01m mF100k 100k 100k R1R3R2+uCUR（a）画出输出电压）画出输出电压uO和电容电压和电容电压uC的波形；的波形；（b）求出）求出uC的

51、最大值和的最大值和最小值最小值;（c）当）当UR的大小超出什的大小超出什么范围时，电路将不再么范围时，电路将不再产生矩形波？产生矩形波？上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础解（解（a）方波发生器的输出电压只有高、低两种电平，电）方波发生器的输出电压只有高、低两种电平，电容容C随输出电压的极性进行充电或放电。当随输出电压的极性进行充电或放电。当uC大于运放大于运放同相端电位同相端电位u+时，输出为低电平；反之，输出为高电平。时，输出为低电平；反之，输出为高电平。uOCA+R4R5100k +15V100k 0.01m mF100k 100k 100k R1R3R2+uCUR上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础t015012uO/VuC/Vt输出电压输出电压uO和电和电容电压容电压uC的波形图的波形图uOCA+R4R5100k +15V100k 0.01m mF100k 100k 100k R1R3R2+uCUR上页上页下页下页后退后退 电子技术基础电子技术基础（b）由图可知，运放同相）由图可知，运放同相端电位的最大值和最小值，端电位的最大值和最小值，即为即为uC的最大值和最小值。的最大值和最小值。 对于运放同相端，由对于运放同相端，由KCL得得21R3ORuR