第八章 信号发生电路

第八章信号发生电路模拟电子技术8.1正弦波振荡电路8.2电压比较器8.3非正弦波发生电路8.1正弦波振荡电路8.1.1正弦波振荡电路的工作原理1振荡产生的基本原理Xiof基本放大器A反馈网络FXX正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。

自激振荡——在没有外加输入信号的条件下，电路内部自发的产生某些频率和幅度的震荡信号的现象。需要选频网络确定一个固定频率—自激振荡的平衡条件平衡时要保证uo不变，则必有：又因为：2振荡的平衡条件Xiof基本放大器A反馈网络FXX可得：1）振幅平衡条件2）相位平衡条件3起振条件结果：产生增幅振荡振幅起振条件：（略大于）起振过程相位起振条件：

所引反馈为正反馈三极管进入非线性区uo不再增大，自激振荡建立★自激振荡过程uo振荡频率f0由相位平衡条件决定。选频网络可设在中或中。选频网络由RC元件或LC元件组成。低频1Hz

~1MHz高频1MHz以上正弦波振荡电路只在一个频率下(f0)满足相位平衡条件。3振荡电路的振荡频率f01RC选频网络的选频特性8.1.2RC振荡电路令ω0=1/RC幅频特性:相频特性:2RC桥式振荡器的工作原理：电路包括：放大电路、选频网络、反馈网络、稳幅环节。选频网络放大电路文氏电桥等效电路★

RC桥式振荡器的工作原理：同相放大器

为满足振荡的幅度条件，所以Af≥3。加入Rf、R1支路，构成串联电压负反馈。当电路达到稳定平衡状态时：★

电路的稳幅过程UO升高，T↑，RF↓，A↓，UO↓起振时RF>2R1,使A>3,易起振。当Uo幅度自激增长达某一值时，RF=2R1，A=3。当Uo进一步增大时，RF<2R1,使A<3。半导体热敏电阻（负温度系数）稳幅环节3

自稳幅振荡电路★

振荡频率★

二极管作用V1、V2、R3等效电阻为当u0幅值很小时，V1、V2接近开路，RW≈R3。当u0幅值较大时，V1或V2导通，RW减小，Au下降。U0幅值趋与稳定。电路起振改善波形，稳定输出3

自稳幅振荡电路V1、V2、R3等效电阻为★

RP的调节调节输出电压的波形和幅度为保证起振要求：即：为保证电路自动稳幅要求：故：

LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。一、LC并联谐振回路:通常r<<ωL8.1.3LC

正弦振荡3.幅频特性1.谐振频率f02.品质因数Q4.相频特性时Z0：谐振电阻1234初级线圈次级线圈同名端1234+–+–

在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出同名端：互感线圈的极性判别：1、LC正弦波振荡器的几点基本概念：-+uiLCfu三、变压器反馈式振荡电路2、振荡电路工作原理：三极管共射放大器。利用互感线圈的同名端：满足相位条件。振荡频率:LC并联谐振反馈网络相位平衡法判断相位条件:

断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。A.若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。电容三点式电感三点式中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。三点的相位关系:B.若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。四、三点式LC振荡电路由LC并联谐振电路构成选频网络原理：uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与uo反相uf与uo同相振荡频率：（1）电感三点式LC振荡电路（2）电容三点式LC振荡电路振荡频率：---考毕兹振荡器(Colpitts)8.2电压比较器8.2.1单限电压比较器8.2.2迟滞比较器8.2.3窗口比较器8.2.4集成电压比较器

将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。功能：特性：运放组成的电路处于非线性状态uP<uN时，u0=-UOM传输特性uP-uNuOUOM-UOM概述：uP>uN时，u0=UOM★

只满足虚断，不满足虚短的条件1过零比较器8.2.1、单限电压比较器uI>0时，UOH=UOMuI<0时，UOL=-UOMOvIuOUZUREF–UZ2.单限电压比较器uI<UREF时，UOL=-UZuI>UREF时，UOL=UZUT=UREF定义门限电压UT同相输入单限电压比较器传输特性OvIvOVZVREF–VZ反相输入单限电压比较器2.单限电压比较器8.2.2迟滞比较器(施密特触发器)

OuIuOUTHUTLUZ–UZ传输特性工作原理:(1)uI足够小:设UOH

=

+UZ,当uI↑>UTH时,UOL

=

-UZ反相迟滞比较器

传输特性OuIuOVTHUTLUZ–UZ门限电压的求法：求出ui相连的集成运放端口电压(uN或uP)的表达式，当输出状态变化时，与集成运放另一端电压(uP或uN)

相等,此时的输入电压uI即为门限电压UTH和UTL。门限宽度或回差电压同相型迟滞比较器:tuiUTHUTLtuoUom-Uom例：设输入为正弦波,画出输出的波形。－++uoRR2R1uIV+例：R1=40kΩ，R2=10kΩ

，R=8kΩ

，UZ=6V，UREF=3V。画出传输特性；当输入电压uI的波形如图所示时，画出输出电压uO的波形。该电路在实际应用中常会出现噪声光源，如在很短时间内云层引起的光密度的脉动。输出就会出现误动作。实例：街灯控制应用电路RUtiutou实例：街灯控制应用电路8.2.3窗口比较器8.3非正弦波发生器8.3.1方波发生电路8.3.2三角波和锯齿波发生电路8.3.1方波发生器1、电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成门限电压:u+-A+2R1R3RZDOR

ucC＋－±uc±∞

+UZvo0t

-UZT2、工作原理：(1)设uo

=

+UZ,(2)当uo=

-UZ时，uo

=

+UZuo向C充电时,uo=-UZuo

=

-UZC向uo放电时,uo=+UZ0

UTHuctUTL3、周期与频率的计算：0

UTHuctUTL+UZ-UZT1T2TT2、

T2的值为:周期：电路结构：迟滞比较器+反向积分电路8.3.2三角波发生器工作原理：若uo1=+UZ，uo↓，u+↓。

当u+≤0时，uo1翻转为-UZ。若uo1=-UZ，uo↑，u+↑

。

当u+≥0时，uo1翻转为+UZ。u+R+A1­R13ZDRo­++R2CNuuo1A2Pu20kΩ20kΩ1kΩ10kΩ+0.022μF(±6V)UP1波形图振