模拟电路波形的产生与变换电路演示文稿

模拟电路波形的产生与变换电路演示文稿现在是1页\一共有57页\编辑于星期二（优选）模拟电路波形的产生与变换电路现在是2页\一共有57页\编辑于星期二如果：,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FXX现在是3页\一共有57页\编辑于星期二FA=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：..动画演示Xdof基本放大器A反馈网络FXX现在是4页\一共有57页\编辑于星期二二.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：器件非线性2、主动：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现在是5页\一共有57页\编辑于星期二1.放大电路2.正反馈网络3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。三.正弦波振荡器的一般组成现在是6页\一共有57页\编辑于星期二8.2RC正弦波振荡电路一.RC

串并联网络的选频特性R1C1

串联阻抗：R2C2

并联阻抗：选频特性：现在是7页\一共有57页\编辑于星期二1.定性分析：（1）当信号的频率很低时。>>R1>>R2其低频等效电路为：其频率特性为：当ω=0时，uf=0，│F│=0=+90°当ω↑时，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF90°现在是8页\一共有57页\编辑于星期二（2）当信号的频率很高时。＜＜R1＜＜R2其高频等效电路为：其频率特性为：当ω=∞时，uf=0，│F│=0=-90°当ω↓时，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF-90°现在是9页\一共有57页\编辑于星期二ω0=？│F│max=？由以上分析知：一定有一个频率ω0存在，当ω=ω0时，│F│最大，且=0°0|F|0φF90°0|F|0φF-90°现在是10页\一共有57页\编辑于星期二2.定量分析R1C1

串联阻抗：R2C2

并联阻抗：频率特性：现在是11页\一共有57页\编辑于星期二通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3现在是12页\一共有57页\编辑于星期二RC串并联网络完整的频率特性曲线：当时，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|现在是13页\一共有57页\编辑于星期二二.RC桥式振荡器的工作原理：在f0处满足相位条件：因为：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3输出正弦波频率：振幅条件：引入负反馈：选：现在是14页\一共有57页\编辑于星期二例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA=3Rf=2R1=210=20k=1592Hz起振条件：现在是15页\一共有57页\编辑于星期二能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻(负温度系数）起振时Rt较大使A>3,易起振。当uo幅度自激增长时，Rt减小，A减小。

当uo幅度达某一值时，A→3。当uo进一步增大时，RT再减小,使A<3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。现在是16页\一共有57页\编辑于星期二能自动稳幅的振荡电路

起振时D1、D2不导通，Rf1+Rf2略大于2R1。随着uo的增加，D1、D2逐渐导通，Rf2被短接，A自动下降，起到稳幅作用。

将Rf分为Rf1

和Rf2，

Rf2并联二极管EWB演示——RC振荡器现在是17页\一共有57页\编辑于星期二K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。振荡频率的调节：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振荡频率：现在是18页\一共有57页\编辑于星期二三.RC移相式振荡电路

1.RC移相电路

（1）RC超前移相电路

（2）RC滞后移相电路

φA+90°+180°+270°0°φA-90°-180°-270°0°现在是19页\一共有57页\编辑于星期二2.RC移相式振荡电路

在f0处满足相位条件：现在是20页\一共有57页\编辑于星期二1.LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻8.3LC正弦波振荡器当时，并联谐振。谐振时，电路呈阻性：现在是21页\一共有57页\编辑于星期二

Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。谐振时LC并联谐振电路相当一个大电阻。LC并联谐振回路的幅频特性曲线|Z|Q小Q大现在是22页\一共有57页\编辑于星期二互感线圈的极性判别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：现在是23页\一共有57页\编辑于星期二二.变压器反馈式LC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:现在是24页\一共有57页\编辑于星期二判断是否是满足相位条件——相位平衡法：

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。(+)(-)(+)现在是25页\一共有57页\编辑于星期二(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件现在是26页\一共有57页\编辑于星期二（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–）满足相位平衡条件现在是27页\一共有57页\编辑于星期二仍然由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同相现在是28页\一共有57页\编辑于星期二

1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：现在是29页\一共有57页\编辑于星期二2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：现在是30页\一共有57页\编辑于星期二例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。现在是31页\一共有57页\编辑于星期二Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4

石英晶体振荡电路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——10000500000现在是32页\一共有57页\编辑于星期二一.

石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应：交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。当交变电压频率=固有频率时，振幅最大

符号压电谐振现在是33页\一共有57页\编辑于星期二3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：（1）串联谐振频率特性：

晶体等效纯阻且阻值≈0（2）并联谐振通常所以X感性0容性现在是34页\一共有57页\编辑于星期二二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。1.并联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性0容性现在是35页\一共有57页\编辑于星期二2.串联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。

X感性0容性现在是36页\一共有57页\编辑于星期二例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？现在是37页\一共有57页\编辑于星期二8.5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-UOM现在是38页\一共有57页\编辑于星期二1.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-UOM现在是39页\一共有57页\编辑于星期二uoui0+UOM-UOM1.过零比较器:（门限电平=0）uoui0+UOM-UOM一.单门限电压比较器现在是40页\一共有57页\编辑于星期二tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。现在是41页\一共有57页\编辑于星期二2.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

运放处于开环状态现在是42页\一共有57页\编辑于星期二uoui0+Uom-UomUREF当ui<UREF时,uo=+Uom当ui>UREF时,uo=-Uom

若ui从反相端输入现在是43页\一共有57页\编辑于星期二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

现在是44页\一共有57页\编辑于星期二（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

现在是45页\一共有57页\编辑于星期二二.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-称为回差电压现在是46页\一共有57页\编辑于星期二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-UZ现在是47页\一共有57页\编辑于星期二例题：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：uoui08V3V传输特性+6V-6V现在是48页\一共有57页\编辑于星期二3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V3V传输特性+6V-6V现在是49页\一共有57页\编辑于星期二1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:8.6方波发生器现在是50页\一共有57页\编辑于星期二2.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现在是51页\一共有57页\编辑于星期二此时，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