第9章波形发生与信号转换电路

第9章波形发生与信号转换电路信号产生电路(振荡器)分类：正弦波振荡:非正弦波振荡：RC振荡器(1kHz~数百kHz)LC振荡器(1MHz以上)石英晶体振荡器(频率稳定度高)方波、三角波、锯齿波等主要性要求能：输出信号的幅度准确稳定输出信号的频率准确稳定9.1概述uo_++R2RCRCR1(1)反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是放大电路的

输入信号(2)选频网络:

保证输出为单一频率的正弦波(3)放大电路:放大信号(4)稳幅环节:信号放大到要求的幅度后，不再放大，并保持

振荡幅度不变问题：如何启振？放大电路通电时存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量，其中也包括有振荡频率分量。9.2RC振荡电路

用运放组成的RC振荡器RC选频网络正反馈网络同相比例电路一、电路构成：问题：如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，则输出将会饱和失真。二、自激振荡条件的推导自激振荡的条件（1）振幅条件：（2）相位条件：n是整数FA=1如果在放大器的输入端不加输入信号，输出端仍有一定的幅值和频率的输出信号，这种现象叫做自激振荡。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：输出小于需要的幅值时：输出等于需要的幅值时：输出大于需要的幅值时：RXC

3＋jR2－XC

1=2一、选频电路

RC振荡电路:用RC电路构成选频网络的振荡电路。文氏桥选频电路。RCRC++--UfUiRXC

3＋jR2－XC

1=2R=

XC

=2pf0C

112pRCf0=若满足Uf和Ui同相位··——振荡频率

改变R、C可以改变振荡频率。

结论：仅当f

=fo时，达最大值，且Uf与Ui同相，即网络具有选频特性，fo决定于RC。=UfUi13F=工作原理

输出电压

uo经正反馈（兼选频）网络分压后，取uf

作为同相比例电路的输入信号ui

。(1)起振过程（2）起振及稳定振荡的条件稳定振荡条件AF

=1，|F|=1/3，则起振条件AF

>1，因为|F|=1/3，则

总之，起振过程是由|Ao||F|>1，一直到|Ao||

F|=1，达到稳定的过程。能自行启动的电路（1）uotRtA负温度特性热敏电阻起振时，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。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。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。9.3LC振荡电路LC正弦波振荡器的选频网络是LC谐振回路。由于电感的数值较小，其振荡频率较高（几百KHz以上），常用作高频信号源。由于振荡频率高，要求放大环节具有较高的上限频率，所以LC振荡器常由分立元件构成。形式：变压器反馈式电感三点式电容三点式LC并联谐振回路R为回路的总损耗电阻当时产生谐振，所以谐振时阻抗最大通常有CLR特点：回路电流比总电流大的多I0>>I|Z|Q小Q大Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。幅频特性曲线一、

变压器反馈式LC振荡电路1.电路结构正反馈2.振荡频率

即LC并联电路的谐振频率uf+–LC+UCCRLC1RB1RB2RECE－－放大电路选频电路反馈网络8.2.3LC正弦波振荡电路6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。把这三个端点分别与三极管的三个极相连，就形成了LC三点式正弦波发生电路。它们又分为电感三点式和电容三点式两类。a）电感三点式b）电容三点式二、三点式LC振荡电路仍然由LC并联谐振电路构成选频网络原理：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同相三点的相位关系A.若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。B.若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。1、

电感三点式振荡电路C+VCCTRERB1RB2CECBL1L2C1×1232、

电容三点式振荡电路×+VCCTRERB1RB2CECBC1C2123L例1：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。+UCCC1RB1RB2RECELC例题：用相位平衡条件判断电路能否产生自激振荡－－－(+)(+)(+)(+)满足相位平衡条件例2：9.4电压比较器一、单限电压比较器+UOM

电压传输特性R－

＋∞＋RuIUR－UOMuOuIuOOUR－UOMR－

＋∞＋RuIURuO+UOMuIuOOUR

信号输入方式电压比较器：比较电压的大小。

零电压比较器可以实现波形变换,即可以把正弦波变换为方波。

当UR=0时，称为零电压比较器－UOMtuIO

tuO

O

＋UOMR－

＋∞＋RuIuO零电压比较器输出波形输出限幅电路

为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。ui

0时，

UOH＝＋UZ1＋UD2

ui>0时，

UOL＝－(UZ2＋UD1)－

+

R1R2ui+–+–++–+uo+–DZ当ui>0时，uO=–UZui

0时，uO=+UZ不可缺少！2、电压比较器的分析方法：（1）写出u+、u-的表达式，令u+＝u-，求解出的uI即为UT；（2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；（3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。1.电压比较器的描述方法:电压传输特性uO＝f(uI)电压传输特性的三个要素：（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL（2）阈值电压UT（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向+UOM－UOM二、滞回电压比较器当

uO=+UOM时,u+

=UH=RFR2+RF

UR+R2R2+RF

UOM当

uO=－UOM

时,u+

=UL=RFR2+RF

UR－R2R2+RF

UOMOuO

uIULUHuO+_R1

－

＋∞＋R2uIURRF滞回电压比较器