信号处理与信号产生电路ppt课件

1、第九章第九章 信号处置与信号产生电路信号处置与信号产生电路9.1 9.1 滤波电路的根本概念与分类滤波电路的根本概念与分类9.2 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路9.3 9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路9.4 9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器9.5 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 RC9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.7 LC9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.8 9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路9.5 .1 振荡条件振荡条件9.5 .3 起振和稳幅起振和稳幅9.5 .2 振荡电路根本组成振荡电路根本组成9.5

2、 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件正反响电路正反响电路留意与负反响方留意与负反响方框图的差别框图的差别fiaXXX 假设假设0 XioX仍有稳定的输出仍有稳定的输出1)(AF)(FAFAfafa 振荡条件：振荡条件：1)()( FA幅值平衡条件幅值平衡条件 n2)()(fa 相位平衡条件相位平衡条件n为整数为整数则faXX1*FAafofaoXXXXXX环路增益9.5 .1 振荡条件振荡条件1|AF相位条件意味着振荡电路必需是正反响相位条件意味着振荡电路必需是正反响振幅条件以经过调整放大电路放大倍数到达振幅条件以经过调整放大电路放大倍数到达1振幅条件：振幅条件：2相位条件：相位

3、条件： n2)()(fa 振荡条件：振荡条件：4根本放大电路根本放大电路9.5 .2 根本组成部分根本组成部分4反响网络反响网络4选频网络选择满足相位平衡条件的一个频选频网络选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反响网络合二为一。率。经常与反响网络合二为一。4稳幅环节稳幅环节起振条件起振条件9.5 .3 起振和稳幅起振和稳幅电路器件内部噪声电路器件内部噪声1)()( FA n2)()(fa 当输出信号幅值添加到一定程度时，就要限制它继续添当输出信号幅值添加到一定程度时，就要限制它继续添加，否那么波形将出现失真。加，否那么波形将出现失真。 噪声中，频谱分布很广，满足相位平衡条件的某一频率噪声中，

4、频谱分布很广，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值添加到一定程度时，稳幅的作用就是，当输出信号幅值添加到一定程度时，使振幅平衡条件从使振幅平衡条件从 回到回到1 AF。 1AF1|AF1|AF n2)()(fa 9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.6.1 电路组成电路组成9.6.2 选频网络的选频特性选频网络的选频特性9.6.3 振荡电路任务原理振荡电路任务原理9.6.4 启振与稳幅措施启振与稳幅措施根本放大电路根本放大电路同相放大电路同相放大电路1fVRR1A反响网络反响网络兼

5、做选频网络兼做选频网络 9.6.1 电路组成电路组成稳幅环节稳幅环节可由可由Rf或者或者R1热敏电阻构成，或者热敏电阻构成，或者另加辅助电路另加辅助电路ofVVFV212ZZZ 反响系数反响系数 9.6. 2 RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性)()()(ofsVsVsFV 幅频呼应幅频呼应又又212ZZZ 2)(31sCRsCRsCR j sRC10 那么那么)( j3100 VF2002)(31 VF相频呼应相频呼应3)(arctg00f 当当2002)(31 VF幅频呼应有最大值幅频呼应有最大值3)(arctg00f RCffRC21 100或31max VF相频呼应相

6、频呼应0f fOFVV31+9090ff00 用瞬时极性法：正反响用瞬时极性法：正反响假设满足振幅平衡条件假设满足振幅平衡条件 n2fa (+)(+)(+)(+)Av1FAVV电路输出频率：电路输出频率：0022 1fTRCwRC正弦波振荡电路普通用于产生频率低于正弦波振荡电路普通用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波一一. .相位平衡条件检查相位平衡条件检查二二. .幅值平衡条件幅值平衡条件要求放大电路电压增益要求放大电路电压增益3F1RR1AV1fV 9.6.3振荡电路任务原理振荡电路任务原理RCf 210 1)()( FA幅值平衡条件幅值平衡条件 n2)()(fa 相位平衡条件相

7、位平衡条件31max VF0f a0RCffRC21 100或采用非线性元件采用非线性元件9.6.4 起振与稳幅措施起振与稳幅措施4热敏元件热敏元件热敏电热敏电阻阻起振时，起振时，311f RRAV即即1 VVFA热敏电阻的作用热敏电阻的作用 oV oI 功耗功耗 fR 温温度度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA稳幅稳幅 VA1|AF1|AF31F0Vf1f1RRAV利用二极管非线性利用二极管非线性 (P474) (P474)起振时输出起振时输出vovo较小较小二极管二极管D1D1、D2D2截止截止3RRR1AV132振荡继续振荡继续vovo添加添加D1D1或或D2D2导通导通132R

8、r/RR1AdV oVdr3 VA1 VVFA稳幅稳幅 VA稳幅原理稳幅原理例题例题:R=1k:R=1k，C=0.1C=0.1F F，R1=10kR1=10k。RfRf为多大时才为多大时才干起振？振荡频率干起振？振荡频率f0=f0=？ AF = 1AF = 1，31=F11f+=RRAA=3A=3=210=20kRCf210=1592 Hz=1592 Hz起振条件：起振条件：1f2RR=电子琴的振荡电路了解：电子琴的振荡电路了解：_+ + RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R22112CRR0f12345176功率放功率放大器大器可调可调正弦波

9、振荡电路分析方法和步骤：正弦波振荡电路分析方法和步骤：9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路9.8.1 电压比较器电压比较器9.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器三角波发生器与锯齿波发生器9.8.2 方波产生电路方波产生电路开环电压放大倍数开环电压放大倍数 A V0 = A V0 =差模输入电阻差模输入电阻 R id = R id =输出电阻输出电阻 R 0 =0 R 0 =0理想运算放大器：理想运算放大器： 电路引入负反响！电路引入负反响！线性区：线性区：uo = Auo(uPuN)uPuN一、理想运放任务在线性区一、理想运放任务在线性区9.8.1 电压比较器电压比较器条件条件二、理想

10、运放任务在非线性任务区二、理想运放任务在非线性任务区电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反响电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反响 运放任务在非线性形状的分析方法：运放任务在非线性形状的分析方法： 假设假设UpUpUn Un 那么那么UO=+UOMUO=+UOM； 假设假设UpUn Up vREFvi vREF时时 , vo , vo =+vom=+vom当当vi vREFvi UT+ , 就就 uN uP ,在在 uc UT+ 时，时， uN uP , uo 立刻由立刻由UOm跳变成跳变成UOm , 设设uC初始值初始值uC(0+)= 0uo坚持坚持+UOm不不变变UOHuoui0UT-U

11、T+UOm-UOm此时，此时，C C 经输出端放电经输出端放电(2) 当当uo = -UOm 时，时，uT-_有效有效uc到达到达UT-时，时，uo跳变跳变+RR1R2C+ucuoUT+uctUT-当当uo uo 重新回到重新回到UOM UOM 以后，以后，电路又进入另一个周期性的变电路又进入另一个周期性的变化。化。-UOmUOM0t- UOM0U+HuctU+LUOMuo0t- UOMT周期与频率的计算：周期与频率的计算：+RR1R2C+ucuo)21ln(221RRRCTf = 1/T占空比可调的矩形波发生电路占空比可调的矩形波发生电路9.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器三角波发生器与锯

12、齿波发生器组成：组成：迟滞比较器，积分器迟滞比较器，积分器1 三角波发生器三角波发生器 9.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器三角波发生器与锯齿波发生器1 三角波发生器三角波发生器-VZVZt0vO1T / 2T / 2t2t3t1t0vOVth1Vth2ZthVRRV211 ZOVv 1ZthVRRV212 ZOVv 11n1pV0VVZthVRRVV212oZthVRRVV211o1n1pV0VV 2 锯齿波发生器锯齿波发生器T1：波形线性变化：波形线性变化T2：时间短：时间短原理：原理：利用三角波发生器原理，利用三角波发生器原理，使充、放电时间常数不同。使充、放电时间常数不同。可经过改动

13、充放电通路及可经过改动充放电通路及参数来实现。参数来实现。t0vO1t2t3t1t0vOVth1Vth2-VZVZT1T2VmT1TT2vO1：矩形：矩形波波vO： 锯齿锯齿波波本章小结本章小结1自激振荡可以使反响放大器任务不稳定，但我们可以利用产生自激自激振荡可以使反响放大器任务不稳定，但我们可以利用产生自激振荡的条件去构成正反响电路，以产生正弦波振荡。正弦波振荡电路振荡的条件去构成正反响电路，以产生正弦波振荡。正弦波振荡电路由放大器、反响网络、选频网络和稳幅环节构成。由放大器、反响网络、选频网络和稳幅环节构成。2正弦波振荡电路主要有正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和振荡电路和LC振荡电路两

14、种。振荡电路两种。RC振荡振荡电路主要用于中低频场所，电路主要用于中低频场所，LC振荡电路主要用于高频场所。石英晶体振荡电路主要用于高频场所。石英晶体振荡电路是一种特殊类型的振荡电路是一种特殊类型的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。定性。3比较器是一种可以比较两个模拟量大小的电路。由于集成运放的开比较器是一种可以比较两个模拟量大小的电路。由于集成运放的开环电压增益很高，所以，当集成运放任务在开环形状时，可以作为比环电压增益很高，所以，当集成运放任务在开环形状时，可以作为比较器运用。这时，运放任务在非线性形状，其输出电压仅为正负饱和较器运用。这时，运放任务在非线性形状，其输出电压仅为正负饱和值，输入信号值，输入信号“虚短虚短的概念也不再成立。迟滞比较器具有回差特性，的概念也不再成立。迟滞比较器具有回差特性，在信号处置电路中得到了广