chapter8-8第八章 波形的发生和信号的转换

第八章波形的发生与信号的转换8.1正弦波振荡器的基本原理本章目录总目录点击即可进入学习8.2RC正弦波振荡电路8.3LC正弦波振荡电路8.4石英晶体振荡电路8.5电压比较器8.6非正弦波发生电路习题解答一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。8.1正弦波振荡器的基本原理+Xi

–f基本放大器A反馈网络FX+doXX如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xi

+f基本放大器A反馈网络FX+doXXXdof基本放大器A反馈网络FXXFA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：1、振幅条件：

2、相位条件：pjjnFA2=+n是整数因为：..Xdof基本放大器A反馈网络FXX二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1、被动稳幅：器件非线性2、主动稳幅：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益。稳幅过程：起振时，稳定振荡时，稳幅措施：起振过程Xdof基本放大器A反馈网络FXX通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3RC桥式正弦波振荡电路反馈网络构成桥路EWB仿真仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原理：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同相中间点交流接地，则首尾端相位相反首端或尾端交流接，则余下不接地两点相位相同

1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：满足相位平衡条件满足相位平衡条件2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。满足相位平衡条件8.5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：构成：运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。uoui0+UOM-UOM1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放工作在非线性状态基本分析方法2.运放工作在非线性状态的分析方法：若U+＞U-

则UO=+UOM；若U+＜U-

则UO=-UOM。

虚断（运放输入端电流=0）

注意：此时不能用虚短！uoui0+UOM-UOMuoui0+UOM-UOM1.过零比较器:（门限电平=0）uoui0+UOM-UOM一.单门限电压比较器tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。2.单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-UomUREFUREF为参考电压当ui>UREF时,uo=+Uom当ui<UREF时,uo=-Uom

运放处于开环状态uoui0+Uom-UomUREF当ui<UREF时,uo=+Uom当ui>UREF时,uo=-Uom

若ui从反相端输入+-uoui0+UZ-UZ（1）用稳压管稳定输出电压忽略了UD3.限幅电路——使输出电压为一稳定的确定值当ui>0时,uo=+UZ当ui<0时,uo=-UZ

（2）稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反馈回路中uoui0+UZ-UZ当ui>0时,uo=-UZ当ui<0时,uo=+UZ

二.迟滞比较器1.工作原理——两个门限电压。特点:电路中使用正反馈——运放工作在非线性区。（1）当uo=+UZ时，（2）当uo=-UZ时，UT+称上门限电压UT-称下门限电压(UT+-UT-)称为回差电压迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-设ui

,当ui=<UT-时,

uo从-UZ+UZ这时,uo=-UZ,u+=UT-设初始值:

uo=+UZ,

u+=UT+设ui

,当ui=>UT+时,

uo从+UZ-UZEWB仿真同相滞回比较器电压传输特性反相滞回比较器电压传输特性从运放的反相输入端输入从运放的同相输入端输入例题：Rf=10k，R2=10k

，UZ=6V，UREF=10V。当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。上下限电压：uoui08V2V传输特性+6V-6V2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V传输特性+6V-6V三、窗口电压比较器

时,VO1=VO2=VOL，VO=0；由此画出电压传输特性如图所示。电路有两个参考电压VRH和VRL，当＞VRH时，VO1=VOH，VO2=VOL，VO=VOH；当＜VRL时，VO1=VOL，VO2=VOH，VO=VOH；当

三态电压比较器D2导，D1截，D2截，D1导，D2截，D1截，1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:8.6非正弦波发生电路一、方波（矩形波）发生器EWB仿真2.工作原理：(1)设uo

=

+UZ,

此时，uO给C充电,uc

，则：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦uc>UT+

,就有u->u+,uo

立即由＋UZ变成－UZ

。在uc<UT+

时，u-

<u+,

设uC初始值uC(0+)=0方波发生器uo保持+UZ不变+UZ此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo

=

-UZ时，u+=UT-uc达到UT-时，uo上跳。UT+uctUT-当uo

重新回到＋UZ

后，电路又进入另一个周期性的变化。-UZ0tuo+UZ-UZ0UT+uctUT-+UZuo0t

-UZT完整的波形：如何计算振荡周期T？周期与频率的计算：0UT+uctUT-

+UZ

-UZT1T2TT=T1+T2=2T2

uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tT2阶段uc(t)的过渡过程方程为:令t=0t=T/2周期与频率的计算：0UT+uctUT-

+UZ

-UZT1T2T令t=0t=T/2代如可推出:f=1/T3、占空比可调的方波发生器UZuo0t-UZ改变电位器RW

的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。TkT可见：调节电位器可改变占空比，不可改变周期。二、三角波及锯齿波信号发生器电路结构：迟滞比较器+反相积分器1.三角波发生器工作原理：对输出有上下限电压：EWB仿真若uo1=+UZ，uo2↓。当u02≤-UT时，uo1由+UZ翻转为-UZ若uo1=-UZ，uo2↑。

当u02≥+UT时，uo1由-UZ翻转为+UZ同相滞回波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZT同相滞回当u02≤-UT时,uo1由+UZ翻转为-UZ当u02≥+UT时,uo1由-UZ翻转为+UZ若uo1=-UZ，uo2↑。若uo1=+UZ，uo2↓。波形图振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZT振荡频率：

2.锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数，从而改变占空比。uo1=+UZ，D截止，充电时间常数：R4C。uo1=-UZ，D导通，充电时间常数：(R6∥R4)C≈R6C。+UZuo10t

-UZR6＜＜R4