波形的发生和信号的转换

第8章波形的发生和信号的转换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

基本放大电路反馈回路＋+–8.1正弦波振荡电路8.1.1概述1、产生正弦波振荡的条件++正反馈放大电路方块图＋++基本放大电路反馈回路正反馈放大电路方块图正弦波振荡的平衡条件起振条件：2、正弦波振荡电路的组成正反馈放大电路稳幅环节选频网络反馈信号即是放大电路的输入信号放大信号，起振选出单一频率的正弦波RC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路电路从

过渡到

，稳幅3、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤（1）判断电路是否包含四个环节（2）判断放大电路是否能够正常工作：（3）判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件。（4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件。利用瞬时极性法是否有合适的静态工作点动态信号是否能够输入、输出8.1.2RC正弦波振荡电路反馈网络放大电路1+–选频网络稳幅环节1、RC串并联选频网络式中

：。。RCRC。+–+–。幅频特性：相频特性：fof+90–90f只有当f=fo时，达最大值，且与同相谐振频率2、放大电路在fo

处满足相位条件(正反馈)满足幅值条件通常取大于2且接近2，太大将使输出波形失真。1－－同相比例运算电路13、反馈网络正反馈②

应用瞬时极性法①在反馈输入端加频率为f0的输入电压。判断反馈类型验证相位平衡条件：使放大倍数随输出电压的上升而下降，即负反馈加强。选用R1为正温度系统的热敏电阻。选用Rf为负温度系统的热敏电阻。在Rf回路串联两个并联的二极管。4、稳幅环节－－非线性环节通过调整R或/和C来调整频率。双层波段开关：切换C，用于粗调振荡频率。同轴电位器Rw：可调电阻，用于细调振荡频率。5、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路NEXT优点：振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小。缺点：频率范围不大于1MHz，容易受温度影响。组成：放大电路：选频网络：正反馈网络：稳幅环节：电压串联负反馈放大电路RC串并联网络RC串并联网络热敏电阻或二极管RC正弦波振荡电路小结8.1.3LC正弦波振荡电路1.变压器反馈式LC振荡电路a.电路结构uf+–LC+VCCRLC1RB1RB2RECE放大电路选频电路反馈网络非线性元件R为电感线圈中的电阻(1)LC并联选频网络CLR+-(1)LC并联选频网络谐振频率纯阻性，且阻抗最大Q选频特性愈好当f=f0时：最大，且无附加相移。其他频率时：减小，且有附加相移。放大电路组态：共射、共基。(2)LC选频放大电路LC+VCCC1RB1RB2RECE+_uf+–－－(3)反馈网络正反馈----满足相位条件选择合适的电路参数及变压器原、副边匝数比----满足幅值条件LC+VCCRLC1RB1RB2RECELC振荡电路引入反馈的方式：变压器反馈式电感反馈式电容反馈式CLRuiLici反馈信号通过互感线圈引出2.电感反馈式振荡电路正反馈放大电路选频电路反馈网络+VCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－反馈电压取自L2①

组成②能否振荡③振荡频率3.电容三点式振荡电路放大电路反馈网络－－反馈电压取自C2+VCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC选频电路正反馈①

组成②能否振荡③振荡频率Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。1、频率稳定问题频率稳定度一般由来衡量——频率偏移量。——振荡频率。LC振荡电路Q——数百石英晶体振荡电路Q——100005000008.1.4石英晶体振荡电路（1）结构2、石英晶体的特点①串联谐振石英晶体近似纯阻性L、C、R支路呈容性，晶体呈容性L、C、R支路呈感性（2）石英晶体的等效电路和频率特性②并联谐振石英晶体呈阻性晶体呈容性晶体呈感性3、石英晶体正弦波振荡电路①并联型石英晶体正弦波振荡电路

石英晶体在fs与fp之间呈感性，与C1、C2组成电容三点式振荡器。石英晶体Q值很高，可达到几千以上，电路振荡频率稳定性很高。②串联型石英晶体正弦波振荡电路

石英晶体工作在fs处，呈电阻性，且阻抗最小，正反馈最强。例2：正反馈

注意：用瞬时极性法判断反馈的极性时，耦合电容、旁路电容两端的极性相同，属于选频网络的电容，其两端的极性相反。+VCCC1RB1RB2RECELC

试用相位平衡条件判断下图电路能否产生自激振荡－－－例3：

图示电路能否产生正弦波振荡,如果不能振荡，加以改正。L+VCCC1RB1RB2RECEC2解：直流电路合理。

旁路电容CE将反馈信号旁路，即电路中不存在反馈，所以电路不能振荡。将CE开路，则电路可能产生振荡。反馈电压取自C1－－－正反馈8.2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。1、功能：2、特性：集成运放工作于非线性区。8.2.1概述1.运放工作在非线性区的判定：运放工作在非线性区的基本分析方法2.运放工作在非线性区的分析方法：开环或引入正反馈。若uP＞uN

则uO=+UOM若uP＜uN

则uO=-UOM虚断不虚短！UREFuIuO–+A（1）画出电路的电压传输特性uIuO+–AtuItuO（2）假定输入信号如右图所示，画出输出电压波形课堂练习：8.2.2单限比较器uOuI0+UOM-UOMUREFUREF为参考电压运放处于开环状态与参考电压比较UREFuIuO–+AUREFuIuO+–AuOuI0UREF+UOM-UOM阈值电压过零比较器阈值电压=0uOuI0+UOM-UOMuIuO+–AtuItuO+UOM-UOM电压传输特性过零比较器阈值电压=0uOuI0+UOM-UOMuIuO+–A电压传输特性uIuO+A_UZ限幅uOuI0+UZ-UZ忽略了UD电压传输特性分析法确定输出低电平UOL

和输出高电平UOH

。写出UP和UN的表达式，令UP＝UN

，解得的UI即为阈值电压UT

。根据UI位于集成运放哪个输入端，判断跃变方向。特点：单限比较器+正反馈支路①因为有正反馈，所以输出饱和。②uI

,当uI

=<-UT,uO从-UZ+UZ这时,uO=-UZ

,UP=-UT设初始值:

uO=+UZ,UP=+UTuI,当uI

>=

+UT,

uO从+UZ

-UZuI0+UZ-UZ+UT-UT③判断跃变方向8.2.3滞回比较器uOuI0+UZ-UZ+UT-UT8.2.3滞回比较器uO+UT上门限电压-UT下门限电压二者之差称为回差Z211URRR+=+UTZ211URRR+=---UT电压传输特性tuI+UT-UTtuOUZ-UZ例:设输入为正弦波,画出输出的波形。uI0+UZ-UZ+UT-UTuO3V8VuiuO+UZ-UZ设初始uO=+UZ=6V8.2.4窗口比较器①当uI>URH,uO1

=+UOM,uO2

=-UOM,D1导通,D2截止,uO=+UZ

②当uI<URL,uO1

=-UOM,uO2

=+UOM,D2导通,D1截止,uO=+UZ

③当URL

<

uI<URH,uO1

=-UOM,uO2

=-UOM,D1,D2均截止,uO

=08.3非正弦波发生电路非正弦波：矩形波、三角波、尖顶波和阶梯波等图8.3.1几种常见的非正弦波8.3.1矩形波发生电路一、电路组成RC

充放电回路滞回比较器图

8.3.2滞回比较器：集成运放、R1、R2；充放电回路：R、C；（延迟环节、反馈网络）钳位电路：VDZ、R3。（稳幅环节）二、工作原理设t=0时，uC=

0，uO=+UZ则tOuCOuOtu+u-当u-=uC

=u+

时，t1t2则当u-=uC

=u+

时，输出又一次跳变，uO=+UZ输出跳变，uO=-UZ图

8.3.4三、振荡周期电容的充放电规律：对于放电，解得：结论：改变充放电回路的时间常数及滞回比较器的电阻，即可改变振荡周期。t1t2tOuCOuOtt3图

8.3.4振荡频率f=1/T四、占空比可调的矩形波发生电路图

8.3.5a使电容的充、放电时间常数不同且可调，即可使矩形波发生器的占空比可调。tOuCuOtOT1T2T充电时间T1放电时间T2占空比q图

8.3.5b8.5.2三角波发生电路一、电路组成图8.3.6采用波形变换的方法得到三角波uO1为方波电路分析uO2为三角波二、工作原理当u+=u-

=0时，滞回比较器的输出发生跳变。图

8.3.8实用电路左边是同相输入滞回比较器右边为反向积分运算电路图

8.3.7R3R4传输特性+UT-UT+UZ-UZuO1uo二、工作原理OuO1tOuOt当u+=u-

=0时，滞回比较器的输出发生跳变。图

8.3.9图

8.3.7R3R4设t=0时，uO1=+UZ

u0=0三、输出幅度和振荡周期解得三角波的输出幅度当u+=u-

=0时，uO1跳变为-UZ，uO

达到最大值Uom

。振荡周期调节电路中的R1、

R2、R3阻值和C的容量，可改变振荡频率，调节R1、

R2的阻值，可改变三角波的幅值。图

8.3.10a8.5.3锯齿波发生电路一、电路组成OuO1tOuOtT1T2T二、输出幅度和振荡周期图

8.3.10b正向积分时间常数远大于反向积分时间常数或者相反。动画avi\14-4.avi8.3.4波形变换电路（自阅）一、三角波变锯齿波电路二、三角波变正弦波电路1.滤波法2.折线法8.3.5函数发生器函数发生器是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路；当调节外部电路参数时，还可获得占空比可调的矩形波和锯齿波。一、电路结构（ICL8038）③

②1.