模拟电子技术清华华成英第四第八章演示文稿

1、模拟电子技术清华华成英第四第八章演示文稿第一页，共五十八页。（优选）模拟电子技术清华华成英第四第八章第二页，共五十八页。8.1 正弦波振荡电路无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号自激振荡。(电路要引入正反馈)一、产生正弦波振荡的条件第三页，共五十八页。幅值平衡条件相位平衡条件 +第四页，共五十八页。二、起振和稳幅起振的条件：稍大于即稳幅的条件：即第五页，共五十八页。 放大电路三、正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路由四个部分组成正反馈网络选频网络稳幅环节+第六页，共五十八页。正弦波振荡电路常用选频网络所用元件来命名。 包括：变压器反馈式、电感反馈式、电容反馈式。 产生HZ MHZ 的低

2、频信号。 石英晶体正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路包括：RC串并联振荡器、RC移相式振荡器。LC正弦波振荡电路产生MHZ 以上的高频信号。四、正弦波振荡电路的分类振荡频率非常稳定。第七页，共五十八页。 8.1.2 RC正弦波振荡电路 只讲RC桥式正弦波振荡电路又称为文氏桥振荡电路。第八页，共五十八页。一、RC串并联选频网络通常，选取带入上式得出第九页，共五十八页。幅频特性为：相频特性为：分析： 第十页，共五十八页。分析： 第十一页，共五十八页。第十二页，共五十八页。二、RC桥式正弦波振荡电路起振条件稳幅条件如何实现？第十三页，共五十八页。能自行起振的电路1半导体热敏电阻选用R1为正温度系数的

3、热敏电阻起振时Rf2R1, 使A3,易起振。当uo增大，电流增大， R1增大，达某一值时， Rf=2R1 ，A=3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。也可选用Rf为负温度系数的热敏电阻第十四页，共五十八页。能自行启动的电路2RF1+RF2略大于2R1,随着uo的增加，RF2逐渐被短接，A自动下降，输出自动被稳定于某一幅值。将RF分为二个：RF1 和RF2 ， RF2并联二极管第十五页，共五十八页。能自行启动的电路3利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时，二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定，此时比例系数为第十六页，共五十八页。三、判断能否产生正弦波振荡振荡电路的四个

4、部分合适的Q点满足振荡的幅值条件满足振荡的相位条件很容易满足为正反馈第十七页，共五十八页。例题:R=1k，C=0.1F，Rf=10k。RF为多大时振荡才能稳定？振荡频率f0=？Hz uo_+RFRCRCRfAF=1，31=F1fF+=RRAA=3=210=20k=1592 Hz振荡条件：fF2RR=第十八页，共五十八页。四、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路第十九页，共五十八页。 例8.1.1: 在图所示电路中，已知电容的取值分别为0.01uF，0.1uF,1uF, 10uF,电阻R=50，电位器 试问：f0 的调节范围？ 解：因为：f0的调节范围约为1.59Hz318kHz第二十页，共五十

5、八页。（本题5分）为使下图所示的文氏电桥和集成运放A连接成一个正弦波振荡电路，请将图中-八点两两相连。并写出振荡频率的表达式。第二十一页，共五十八页。解：将图中-，-，-，-两两相连就能构成文氏桥正弦波振荡电路。 （4分）（1分）振荡频率的表达式：第二十二页，共五十八页。 8.1.3 LC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路包括：变压器反馈式、电感反馈式、电容反馈式变压器反馈式LC正弦波振荡电路第二十三页，共五十八页。一、LC谐振回路的频率特性谐振频率：R：回路损耗电阻R wL当电路发生并联谐振。第二十四页，共五十八页。根据引入反馈的方式不同，LC正弦波振荡电路分为三种电路。变压器反馈式、电感反馈

6、式、电容反馈式。第二十五页，共五十八页。二、变压器反馈式振荡电路满足正弦波振荡的条件优点：容易振荡缺点：能量损耗大，变压器器件笨重第二十六页，共五十八页。例：分别标出图所示各电路中变压器的同名端，使之满足正弦波振荡的相位条件。 第二十七页，共五十八页。三、电感反馈式振荡电路(电感三点式)中间交流接地，首尾反向，首或尾端交流接地，另两端同向判定原则：优点：可调，振荡频率可调，用于改变频率的场合缺点：波形有一些高次谐波的干扰第二十八页，共五十八页。四、电容反馈式振荡电路(电容三点式) 中间交流接地，首尾反向，首或尾端交流接地，另两端同向判定原则：优点：波形较好，用于固定振荡频率的场合第二十九页，共

7、五十八页。 课后题：8.12 分别判断图P8.12所示各电路是否满足正弦波振荡的相位条件 第三十页，共五十八页。第三十一页，共五十八页。8.2 电压比较器 概述 单限比较器 滞回比较器第三十二页，共五十八页。8.2 电压比较器 8.2.1 概述 1电压比较器：功能：进行输入信号的比较把任何输入信号转换成矩形信号电压传输特性电压比较器的输出电压与输入电压的函数关系第三十三页，共五十八页。 使 从 跃变为 ，或者从 跃变为 的输入电压称为阈值电压，或转折电压，记做 。 为了正确画出电压传输特性，必须求出以下三个要素： 输出电压高电平和低电平的数值 和 。 阈值电压的数值 当 变化且经过 时， 跃变

8、的方向，即是从 跃变为 ，还是 从跃为 。第三十四页，共五十八页。3.电压比较器种类(1)单限比较器（只有一个阈值）(2)滞回比较器（有两个阈值）(3)窗口比较器（不讲）第三十五页，共五十八页。 8.2.2 单限比较器一、过零比较器过零比较器，顾名思义，其阈值电压三个要素：最大值和最小值分别为的跃变方向问题：如将输入信号加在“+”端，传输特性如何？第三十六页，共五十八页。uoui0+UOM-UOM同相过零比较器第三十七页，共五十八页。 实用电路图中R为限流电阻传输特性uIuO+UOpp -UOppO+UZ-UZ利用稳压管限幅的过零比较器第三十八页，共五十八页。问题：过零比较器如图所示，输入为正

9、弦波时，输出波形是怎样的？传输特性uIuO+UOM -UOMO+UZ-UZ将正弦波变为矩形波第三十九页，共五十八页。二 阈值不为零的单限比较器三个要素：最大值和最小值分别为的跃变方向第四十页，共五十八页。三、一般单限比较器解：求解三个要素：最大值和最小值分别为的跃变方向求解此单限比较器的电压传输特性？uIuO+UOM-UOMO+UZ-UZ第四十一页，共五十八页。单门限比较器的作用：检测输入的模拟信号是否达到某一给定电平。缺点：抗干扰能力差。解决办法： 采用具有滞回传输特性的比较器。第四十二页，共五十八页。电压比较器分析方法小结（1）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平UOH和输出低电平UOL

10、。（2）写出up和uN的电位表达式，令up=uN ，解得输入电压就是阈值电压UT。（3） u0在uI 过UT时的跃变方向决定于作用于集成运放的哪个输入端。当uI从反向输入端输入时，uIUT ,u0=U0L 。反之，结论相反。第四十三页，共五十八页。 8.2.3 滞回比较器计算阈值电压UTuo从+UZ跃变到-UZ的 阈值电压为+UTuo从-UZ跃变到+UZ的 阈值电压为-UTuI在-UT与+UT之间增加或减小, uO不发生变化+UZuIuO -UZOUT-UT+第四十四页，共五十八页。tuiUom-UomtuiUT-UT如图所示：输入为正弦波第四十五页，共五十八页。例：若将电阻 的接地端接参考电

11、压求解此滞回比较器的电压传输特性解：三个要素：最大值和最小值分别为？的跃变方向令第四十六页，共五十八页。滞回比较器的特点：上升与下降过程中的阈值不同 正反馈使uo跳变过程加快两个阈值的差叫回差回差越大，抗干扰性越强输入由小变大时的阈值一定大于输入由大变小时的阈值第四十七页，共五十八页。 例:在如图所示的电路中，已知 ，稳压管的稳定电压 ，输入电压ui波形如图 (a)所示,试 画出uo的波形。(a)第四十八页，共五十八页。解:阀值电压输出高电平和低电平分别为 的跃变方向第四十九页，共五十八页。第五十页，共五十八页。例设计一个电压比较器,使其电压输出特性如图 (a)所示,要求所用的电阻阻值在 之间

12、。图 (a)电压传输特性(b)所设计电路 第五十一页，共五十八页。 解:若取R1=25K，R2应取50K，若取R1=50K，R2应取100K。 R2=2R1第五十二页，共五十八页。本章小结 熟练掌握电路产生正弦波振荡的幅值条件和相位平衡条件，以及RC桥式正弦波振荡电路的组成、起振条件和振荡频率。了解变压器反馈式、电感反馈式、电容反馈式正弦波振荡电路的工作原理，并能够根据相位平衡条件正确判断电路是否可能产生正弦波振荡。 理解典型电压比较器的电路组成，会根据三要素法画电压传输特性。第五十三页，共五十八页。（本题10分）一电压比较器电路及参数如图所示。请求出该电路的阈值电压，画出电压传输特性曲线，并说明是何种类型的电压比较器 第五十四页，共五十八页。 2解：所示电路为反相输入的滞回比较器 （3分）uOUZ6V。令 求出阈值电压：UT10 V UT24 V （2分）电压传输特性曲线如图所示： （3分）（2分）第五十五页，共五十八页。 已知两个电压比较器的电压传输特性分别如图（a）、图（b）所示，它们的输入电压uI波形均如图（c）所示。试分别画出输出电压uO1、uO2的波形。第五