波形发生器模拟电子技术

会计学1波形发生器模拟电子技术PPT课件(7-2)一、电路结构上下门限电压：下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。－++RR1R2C+ucuo–§7.1方波发生器第1页/共48页(7-3)二、工作原理1.设uo

=

+UOM此时，输出给C充电!则：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦uc>UH

,就有u->u+,在uc<UH

时，u-

<u+,uo

保持+UOM

不变；uo

立即由＋UOM

变成－UOM

－++RR1R2C+ucuo–第2页/共48页(7-4)此时，C

经输出端放电。2.当uo

=

-UOM时，u+=ULuc降到UL时，uo上翻。UHuctUL当uo

重新回到＋UOM

以后，电路又进入另一个周期性的变化。－++RR1R2C+ucuo–第3页/共48页(7-5)0UHuctULUOMuo0t-UOMT输出波形：－++RR1R2C+ucuo–第4页/共48页(7-6)RC电路：起反馈和延迟作用，获得一定的频率。下行迟滞比较器：起开关作用，实现高低电平的转换。－++RR1R2C+ucuo–方波发生器各部分的作用：第5页/共48页(7-7)三、周期与频率的计算f=1/Tuc上升阶段表示式:uc下降阶段表示式:uc0UHtULT1T2第6页/共48页(7-8)方波发生器电路的改进：－++RR1R2C+ucuo–－++RR1R2C+ucuoUZ–第7页/共48页(7-9)思考题：点b是电位器RW

的中点，点a

和点c

是b的上方和下方的某点。试定性画出点电位器可动端分别处于

a、b、c

三点时的uo-uc

相对应的波形图。－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc第8页/共48页(7-10)反向积分电路方波发生器电路一：方波发生器矩形波积分电路三角波－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。§7.2三角波发生器第9页/共48页(7-11)－++RR1R2C+uc-++RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期T和参数R、C决定。0uo1tUom-Uom第10页/共48页(7-12)电路二：电路一的改型－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向积分电路上行迟滞比较器特点：由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成，迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入。第11页/共48页(7-13)－++uoRR1R2uiuoui0Uom-UomUHUL上行的迟滞比较器回顾:上下门限电压：第12页/共48页(7-14)回顾:反相积分器ui-++RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom第13页/共48页(7-15)－++－++A1A2uouo1R02R01RCR1R200uo1t＋UOm－UOmuotUHUL第14页/共48页(7-16)周期和频率的计算：tuoUHULT－++－++A1A2uouo1R02R01RCR1R2T1T2第15页/共48页(7-17)电路三：是电路二的改型电路调整电位器RW可以使三角波上下移动。即给纯交流的三角波叠加了一个直流分量。+E-ERW－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1第16页/共48页(7-18)tuoT1T2-－++R2R1++R´R2CuoR+–T1

时间段，电容C通过R´

放电T2

时间段，电容C通过R充电充放电的时间T1、T2可通过R、R'调整。当R'=0时，则为锯齿波发生器。电路四：是电路二的改进电路uo1被嵌位于±Uz第17页/共48页(7-19)uot-－++R2R1++R4CuoR+–R3改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为0，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。uct§7.3锯齿波发生器第18页/共48页(7-20)-－++R2R1++R4CuoR+–R3第19页/共48页(7-21)|ui|

<UZ－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为ui

，则锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出uo的频率由输入电压ui的大小决定。§7.4压频转换第20页/共48页(7-22)设uo1=+UZ

，则D2截止，D1导通，ui

给电容C充电，uo下降，当uo下降到U+L时uo1翻转到-UZ

，这时，D1截止，D2导通，电容C快速放电，uo上升，当uo上升到U+H时uo1翻转到+UZ

。如此周期变化。uo为锯齿波。工作原理：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2uctucUHULuotULUH第21页/共48页(7-23)－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2由电路的工作情况可知：改变电压uiuo的频率变化充电电压变化因此，称该电路为压频转换电路。tucUHUL充电时间变化第22页/共48页(7-24)由工作原理可知，uo在U+L

、U+H之间变化：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2第23页/共48页(7-25)§7.5.1产生自激振荡的原理改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大电路Ao反馈电路F+–§7.5正弦波发生器第24页/共48页(7-26)如果：则去掉仍有信号输出。基本放大电路Ao反馈电路F反馈信号代替了放大电路的输入信号。基本放大电路Ao反馈电路F++第25页/共48页(7-27)自激振荡条件的推导基本放大电路Ao反馈电路F++第26页/共48页(7-28)FAo=1自激振荡的条件基本放大电路Ao反馈电路F自激振荡条件的推导第27页/共48页(7-29)如果：(1)正反馈足够强,输入信号为0时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。(2)要获得正弦自激振荡,反馈回路中必须有选频电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：第28页/共48页(7-30)自激振荡的条件：因为：所以，自激振荡条件也可以写成：（1）振幅条件：（2）相位条件：n是整数相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。第29页/共48页(7-31)问题1：如何启振？Uo

是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。起振时Uo=0，达到稳定振荡时Uo=B。放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，只要：|AF|>1，且A+B=2n，即可起振。第30页/共48页(7-32)问题2：如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。具体方法将在后面具体电路中介绍。起振并能稳定振荡的条件：第31页/共48页(7-33)§7.5.2RC振荡电路用RC电路构成选频网络的振荡电路即所谓的RC振荡电路，可选用的RC选频网络有多种，这里只介绍文氏桥选频电路。R1C1R2C2一、选频电路第32页/共48页(7-34)时，相移为0。R1C1R2C2第33页/共48页(7-35)如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：传递函数：相频特性：幅频特性：fof+90–90f第34页/共48页(7-36)二、用运放组成的RC振荡器所以，要满足相位条件，只有在fo

处因为：uo_++R2RCRCR1第35页/共48页(7-37)能自行启动的电路（1）uotRtA半导体热敏电阻起振时，RT略大于2R1，使|AF|>1，以便起振；_++RTRCRCR1tuo起振后，uo逐渐增大则RT逐渐减小，使得输出uo为某值时，|AF|=1，从而稳幅。第36页/共48页(7-38)能自行启动的电路（2）R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|>1，以便起振；_++R21RCCR1R22D1D2随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降到使|AF|=1，使得输出uo稳定在某值。第37页/共48页(7-39)输出频率的调整：通过调整R或/和C来调整频率。_++RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。第38页/共48页(7-40)电子琴的振荡电路电路：_++RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21第39页/共48页(7-41)三、用分立元件组成的RC振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF++++–+++–––+ubeRC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合适的参数则可产生振荡。第40页/共48页(7-42)§7.5.3LC振荡电路LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。首先介绍一下LC选频网络。第41页/共48页(7-43)谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！CLR第42页/共48页(7-44)++––+