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文档简介

第八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(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)正弦波振荡电路就是一个没有输入信号、依靠电路的自激振荡产生正弦波输出信号的放大电路。(3)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:§8.1正弦波振荡电路自激振荡的条件:(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。与负反馈产生自激振荡的条件有何不同?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正弦波分量,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,只要当f=f0时满足:|AF|>1,且A+F=2n,即可起振。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。起振并能稳定振荡的条件:一、正弦波振荡电路的基本组成部分放大电路:起放大作用,保证输出从无到稳定。选频网络:确定电路的振荡频率f0,保证电路产生单一频率的正弦波振荡。正反馈网络:满足振荡的相位条件。稳幅环节:为非线性环节,保证电路输出稳定。常合二而一二、判别电路是否会产生振荡的方法四个主要组成部分是否存在;放大电路能否正常工作。即Q点是否合适,信号是否可能正常传递;相位条件是否满足。即是否存在f0,使电路为正反馈;幅值条件是否满足。即电路是否可起振。相位条件的判断方法瞬时极性法:

首先断开反馈,然后在断开处给放大电路加f=f0的信号Ui,且规定其极性,由

Ui的极性→Uo的极性→Uf的极性

若Uf与Ui极性相同,则电路可能产生自激振荡;否则电路不可能产生自激振荡。常依据选频网络所用元件分类。RC正弦波振荡电路:f0

<1MHz。最经济,仅用于要求不高场合;LC正弦波振荡电路:f0

>1MHz,常为10MHz~几百MHz。体积大;石英晶体正弦波振荡电路:振荡频率的稳定度非常高。三、正弦波振荡电路分类8.1.2RC正弦波振荡电路用RC电路构成选频网络的振荡电路即为RC振荡电路。常见的有:RC串并联、RC移相式、双T式等,在此仅介绍

RC串并联又称文氏桥振荡电路。一、选频电路纯阻性

F最大二、电路组成∵f=f0时,Fmax

=1/3,F=0,∴要求放大电路Au>3,为使放大电路参数不影响f0,应引入电压串联负反馈→同相比例运算电路。三、稳幅措施

因同相比例运算电路有非常好的线性度,故需加稳幅环节:改变电容以粗调,改变电位器滑动端以微调。四、频率调节1.R1选正温度系数的热敏电阻,T↑→R1↑→A↓;2.反馈回路可串二极管,I↑→rD↓→A↓。用分立元件组成的RC振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF+++ube––+++++RC网络构成正反馈RF、RE1构成负反馈8.1.3LC正弦波振荡电路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,必要时还采用共基电路。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谐振网络。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电路呈纯阻性,电压与电流同相。P397频率特性采用LC并联谐振回路的正弦波发生电路通常分为变压器耦合式和LC三端点式两大类。把并联LC回路中的C或L分成两个,则LC回路就有三个端点(电容三点式或电感三点式)把三个端点分别与三极管的三个电极相连,组成LC正弦波振荡电路。中间点接至发射极重点掌握LC振荡电路产生的可能性判断即相位条件的判断——采用瞬时极性法。+UCCCC1L1L2+––++例1.电感反馈式振荡电路正反馈中间抽头接地振荡频率例2.电容三点式振荡电路正反馈例3.采用共基放大电路的电容反馈式振荡电路正反馈作业:P4648.12例8.1.3:改正下电路之错误,使其可产生正弦波振荡,且保留原放大电路的基本接法。P405例8.1.3共射接法,但静态工作点不合适小结输入输出输出共射电路、共集电路输入输出共基电路电感电容R1C1R2C2RC选频网络确定运放工作区的方法:判断电路中有无负反馈。若有负反馈,则运放工作在线性区;若无负反馈,或有正反馈,则运放工作在非线性区。处于非线性状态运放的特点:1.虚短路不成立。2.输入电阻仍可以认为很大(即虚断仍存在)。3.输出电阻仍可以认为是0。§8.2电压比较器(用于A/D转换、波形变换)此时集成运放工作在非线性区(开环或正反馈)_+++_+_+_

uo

ui

uRR1R2电路电压比较器定义:比较两个电压的大小,输出用高、低电平表示比较结果。

电压比较器分类1.单限比较器:一个阈值电压UT2.滞回比较器:两个阈值电压,uI

单调变化时,输出仅跳变一次

3.窗口比较器:两个阈值电压,

uI

单调变化时,输出跳变两次_+++_+_+_

uo

ui

uRR1R2输出电压uo由输入电压ui和参考电压uR大小关系决定。uT称为阈值电压。电压传输特性(输入与输出的关系):uiuo+Uom-UomuR此为反相比较器单限比较器_+++_+_+_

uo

ui

uRR1R2电压传输特性:uiuo-Uom+UomuR同相比较器:uR=0时,称为过零比较器++uouitui例:利用过零电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uom输入级的保护电路输出限幅电路稳压管接在反馈通路中1.DZ导通时引入负反馈。有虚地,可保护输入极。2.运放工作于线性区,可提高输出电压变化速度。电路改进:一般单限比较器及其电压传输特性如何求阈值电压UT?例题:P413

例8.2.1单限比较器的特点1、电路简单。2、当A0不够大时,输出边沿不陡。3、输入在阈值电压附近任何微小的变化,都会引起输出的跃变,容易引入干扰。tuiuot过零附近仍处于放大区滞回比较器一、反相的滞回比较器分析:1.因为有正反馈,所以输出很快达到饱和。2.当uo正饱和时:UR3.当uo负饱和时:-++uoRR2R1ui参考电压由输出电压决定tuiUom-UomU+H-U+L称为回差电压传输特性跳转时,正反馈加速跳转小于回差的干扰不会引起跳转下限上限uoui0Uom-UomU+HU+LtuiU+HU+L输入正弦波的情况:-++uoRR2R1uiUR电路改进:

——加上参考电压0uouiU+HU+L传输曲线加上参考电压后的上下限:uoui0Uom-Uom传输特性曲线u+=0

时翻转,可以求出上下限。二、同相滞回比较器-++uoRR2R1uiU+HU+L电路改进:为了稳定输出电压,可以在输出端加上双向稳压管。思考题:如何计算上下限?答:计算方法同前!uoUZ-++RR2R1ui电压传输特性的三要素分析方法总结1.输出电压UO:

由限幅电路确定UOL和

UOH3.输出UO在

uI

UT

时的跳变方向:

uI接同相端:uI↑过UT→低跳至高

uI↓过UT→高跳至低

uI接反相端:uI↑过UT→高跳至低

uI↓过UT→低跳至高2.阈值电压UT:

由UN=

UP

→UT=

uI

。例8.2.2:试画出输出电压波形。小于回差的干扰不会引起跳变反相例8.2.3:设计一符合下电压传输特性的比较器,

要求电阻阻值在20~100kΩ间。同相设:UZ=±6V→R2=2R1,设:R1=25kΩ→R2=50kΩ同相端

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