模拟电子技术基础第6章波形的产生与变换电路课件

1、Chapter 6 波形的产生与变换Chapter 6 波形的产生与变换2波形产生与变换是电子技术中广泛使用的电路。波形产生电路：在无外加输入信号的情况下，能自动产生一定波形、一定频率和幅值的交流信号。波形变换电路：能把外加输入信号的波形变换成指定的适合于系统应用和处理的波形。波形产生电路正弦波产生电路：广泛应用于通讯、广播、电视等系统。非正弦波产生电路：如矩形波、三角波、锯齿波。广泛应用于测量设备、数字系统和自控系统。2波形产生与变换是电子技术中广泛使用的电路。波形产生电路：在3波形的产生与变换正弦波振荡电路电压比较器非正弦波振荡电路3波形的产生与变换正弦波振荡电路电压比较器非正弦波振荡电路

2、4正弦波振荡电路正弦波振荡电路的工作原理RC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路石英晶体振荡器4正弦波振荡电路正弦波振荡电路的工作原理56.1 正弦波振荡电路的工作原理在振荡电路中，是利用正反馈产生自激振荡。但正反馈的引入只是为振荡提供了必要条件，而非充分条件。1、正弦波振荡电路产生振荡的条件若，则环路输出可得到持续稳定的正弦波。56.1 正弦波振荡电路的工作原理在振荡电路中，是利用正反馈6由得正弦波振荡电路产生振荡的条件 幅度平衡条件：相位平衡条件：注意：负反馈放大器的自激条件为与上式差一负号，这是由于输入端规定的反馈信号正方向不同所造成的。6由得正弦波振荡电路产生振荡的条件 幅度平衡条件：相位

3、72、振荡的建立和稳定1）起振 实际振荡电路不需外部激励信号，以内部噪声或外部干扰作输入信号，经放大后再反馈，周而复始使电路开始振荡。2）选频 为了得到频率为fo的正弦振荡，可用选频网络从噪声和干扰中选出频率为fo的成分，并使整个振荡电路只对fo满足等幅振荡条件。3）稳幅 从噪声和干扰中选出的fo分量幅度很小，起振过程应使振荡电路增幅振荡，即当幅度足够大后，再继续增幅，将出现非线性失真，则需振荡器幅度稳定。故在振荡电路中要有稳幅环节。72、振荡的建立和稳定1）起振 实际振荡电路不需外部激83、电路组成 放大电路正反馈网络选频网络稳幅电路按组成选频网络的元件不同： RC正弦波振荡电路 LC正弦波

4、振荡电路 石英晶体正弦波振荡电路4、正弦波振荡电路的分类正弦波振荡电路应具备下述四个功能的部分组成：83、电路组成 放大电路按组成选频网络的元件不同：4、9 判断电路能否振荡一般要经过以下几步：1)检查电路是否具有放大、反馈、选频网络三个组成部分。2)检查放大器有无能稳定工作点的偏置电路，放大器能否正常放大。3)分析是否满足相位和振幅平衡条件。对于一般的振荡电路来讲，可以认为振幅平衡条件是满足的。只需判断是否满足相位平衡条件，即是否引入了正反馈。具体做法是：断开反馈信号至放大器的连接点，假设从该点引人输入信号Vi，极性为+，根据放大器的相位关系来判断所得反馈信号Vf的极性。如果Vf的极性为+，

5、即为正反馈，满足相位平衡条件，电路可以产生振荡；如果Vf的极性为-，即为负反馈，不满足相位平衡条件，电路就不能产生振荡。9 判断电路能否振荡一般要经过以下几步：106.2 RC正弦波振荡电路1、文氏电桥（RC串并联）振荡器同相比例放大电路Z1、Z2、 R3 与R4形成四个桥臂RC选频网络，兼正反馈网络106.2 RC正弦波振荡电路1、文氏电桥（RC串并联）振111）RC串并联网络的选频特性111）RC串并联网络的选频特性12幅频特性：相频特性：当=o时，电路达到谐振，电路呈“电阻性”，此时幅值最大12幅频特性：相频特性：当=o时，电路达到谐振，幅值最大132）起振条件及振荡频率RC网络谐振时满

6、足自激振荡的相位平衡条件。振荡频率：由同相放大电路：由幅度起振条件：由选频网络可知，谐振时：或132）起振条件及振荡频率RC网络谐振时满足自激振荡的相位平143）稳幅环节 为了改善振荡波形，一般采用外稳幅电路。UoIR4PR4TR4R4Uo也可采用负温度系数的热敏电阻作R3。R4采用正温度系数的热敏电阻，可起稳幅作用143）稳幅环节 为了改善振荡波形，一般采用外稳幅电路152、RC移相式正弦波振荡器移相网络采用RC移相器（最大移相90） 。超前移相滞后移相反相放大电路在通频带内的移相为180。三节RC电路为移相兼反馈网络，对某一频率可实现180相移，从而满足振荡条件。振荡频率：152、RC移相

7、式正弦波振荡器移相网络采用RC移相器（最大移16优点：结构简单。缺点：选频作用较差；频率调节不方便；输出波形较差。一般用于振荡频率固定且稳定性要求不高的场合。16优点：结构简单。缺点：一般用于振荡频率固定且稳定性要求不17结论：RC正弦波振荡器只能用作低频振荡器。振荡频率的范围：1Hz 几MHz例如，桥式振荡器。选R=1k，C=200pF，则 fo=796Hz RC正弦波振荡器的振荡频率取决于R、C的数值。若提高振荡频率fo ，必须选择较小的R和C值。foR基本放大电路的负载加重；C受到管子结电容和分布电容的限制。当振荡频率高于1MHz时，采用LC正弦波振荡器。17结论：例如，桥式振荡器。 R

8、C正弦波振荡器的振荡频186.3 LC正弦波振荡电路LC选频电路变压器反馈式振荡电路电感反馈式（电感三点式）振荡电路电容反馈式（电容三点式）振荡电路186.3 LC正弦波振荡电路LC选频电路19一般R L，则1、LC并联谐振电路的选频特性19一般R R，故近似认为石英晶体对于fs 呈纯阻性。 当f fs时，LCR支路呈感性，与Co产生并联谐振，等效为很大的纯电阻。串联谐振频率并联谐振频率324）阻抗特性 当f = fs时，LCR支路发生串联谐331）串联型 利用f = fs时，石英晶体呈纯阻性，相移为0的特性构成。2）并联型 当频率在fs与fp之间（ fsfp ），石英晶体相当于电感。3、石英

9、晶体正弦波振荡电路若首端或尾端交流接地，则其他两 端相位相同331）串联型 利用f = fs时，石英晶体呈纯阻性，相34 6.5 电压比较器 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。其输出表示比较结果，只有两种可能的状态：高电平或低电平。 比较器的输入信号是连续变化的模拟量，而输出信号则是高、低电平。所以，比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”，广泛地应用于A/D变换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，此外还可以用于非正弦波形的产生和变换电路。34 6.5 电压比较器 比较器是将一个模拟电压信号35 比较器可用通用的集成运放组成，也可采用专用集成比较器。常用的比较器类型有

10、：单门限比较器、迟滞(滞回)比较器、窗口比较器等。 由集成运放构成的比较器，运放通常工作在开环状态或者引入正反馈，此时运放工作在非线性区。虚断：ii0uu时，uoUom或uoUZuu时，uoUom或uoUZ35 比较器可用通用的集成运放组成，也可采用专用集成比较366.5.1 单门限比较器1、过零比较器1）工作原理当ui0时，uo=+Uom；当ui0 时，uo=Uom；运放开环工作。ui与u+相比较。电压传输特性波形变换366.5.1 单门限比较器1、过零比较器1）工作原理当372）门限电压(阈值） 当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态时相对应的输入电压称门限电压UT。门限电压UT =

11、 0如何求门限值? 列出集成运放同相输入端（u）和反相输入端（u）电位的表达式，令它们相等，求出的输入电压即为阈值电压。372）门限电压(阈值） 当比较器的输出电压由一种状383）带限幅的比较器输出电压幅度限制在某一范围。383）带限幅的比较器输出电压幅度限制在某一范围。39令u= u+若即u+ u-则uo = +Uz2、任意电平比较器39令u= u+若即u+ 0 设电源接通时，uo1=+UZ，D截止，C充电，uo从零开始线性下降u+随之下降，当u+降至零时，uo1跳变为-UZ，(同时u+跳变成一个负值),二极管导通，电容C快速放电，uo直线上升，u+也随之增大当u+增至零时，uo1再次发生跳

12、变，由-UZ跳变为+UZ，二极管截止，uI对C充电，uo开始下降如此反复，在积分电路的输出端，得到一个锯齿波，在比较器的输出端得到一个矩形波。636.6.4 压控振荡电路 通过外加的电压控制端来控制输64锯齿波的幅值为u+=0时的输出电压值，与三角波的幅值相同，为 uo从Uom下降至-Uom所需的时间T2为 二极管的正向电阻很小，因此电容的放电时间T1很短，可忽略不计 64锯齿波的幅值为u+=0时的输出电压值，与三角波的幅值相同65本章内容的重点1、RC、LC选频网络的选频原理，利用相位平衡条件判断振荡电路能否起振及振荡频率的估算。2、掌握求解各种比较器的门限电压及画传输特性的方法。3、熟悉集

13、成运放组成的非正弦波发生器的工作原理和振荡频率的计算方法。65本章内容的重点1、RC、LC选频网络的选频原理，利用相位树立质量法制观念、提高全员质量意识。9月-229月-22Tuesday, September 27, 2022人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:21:4900:21:4900:219/27/2022 12:21:49 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。9月-2200:21:4900:21Sep-2227-Sep-22加强交通建设管理，确保工程建设质量。00:21:4900:21:4900:21Tuesday, September 27, 2022安全在于心

14、细，事故出在麻痹。9月-229月-2200:21:4900:21:49September 27, 2022踏实肯干，努力奋斗。2022年9月27日12:21 上午9月-229月-22追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。27 九月 202212:21:49 上午00:21:499月-22严格把控质量关，让生产更加有保障。九月 2212:21 上午9月-2200:21September 27, 2022作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2022/9/27 0:21:4900:21:4927 September 2022好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。12:21:49 上

15、午12:21 上午00:21:499月-22一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。9月-229月-2200:2100:21:4900:21:49Sep-22牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2022/9/27 0:21:49Tuesday, September 27, 2022相信相信得力量。9月-222022/9/27 0:21:499月-22谢谢大家！树立质量法制观念、提高全员质量意识。9月-229月-22Sa树立质量法制观念、提高全员质量意识。9月-229月-22Tuesday, September 27, 2022人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:21:4900:21:4

16、900:219/27/2022 12:21:49 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。9月-2200:21:4900:21Sep-2227-Sep-22加强交通建设管理，确保工程建设质量。00:21:4900:21:4900:21Tuesday, September 27, 2022安全在于心细，事故出在麻痹。9月-229月-2200:21:4900:21:49September 27, 2022踏实肯干，努力奋斗。2022年9月27日12:21 上午9月-229月-22追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。27 九月 202212:21:49 上午00:21:499月-22严格把控质量关，让生产更加有保障。九月 2212:21 上午9月-2200:21September 27, 2022作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2022/9/27 0:21:4900:21:4927 S