华工模电课件华成英波形的发生和信号的转换

第八章波形的发生和信号的转换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§8.3非正弦波发生电路§8.4信号的转换§8.1正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成二、RC正弦波振荡电路三、LC正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成1.正弦波振荡的条件无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。与负反馈放大电路振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。1.正弦波振荡的条件

一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即幅值平衡条件相位平衡条件起振条件：

要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电时对于f=f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。2.起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。很多种频率频率逐渐变为单一振幅越来越大趋于稳幅2.起振与稳幅电路如何从起振到稳幅？稳定的振幅非线性环节的必要性！3.基本组成部分1)放大电路：放大作用2)正反馈网络：满足相位条件3)选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡4)非线性环节（稳幅环节）：稳幅1)是否存在主要组成部分；2)放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路；3)是否满足相位条件，即是否存在f0，是否可能振荡

；4)是否满足幅值条件，即是否一定振荡。常合二为一4、分析方法相位条件的判断方法：瞬时极性法

断开反馈，在断开处给放大电路加f＝f0的信号Ui，且规定其极性，然后根据

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。

在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和反馈量均为电压量。极性？5.分类常用选频网络所用元件分类。1)RC正弦波振荡电路：1兆赫以下2)LC正弦波振荡电路：几百千赫～几百兆赫3)石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定二、RC

正弦波振荡电路1.

RC串并联选频网络低频段高频段在频率从0～∞中必有一个频率f0，φF＝0º。RC串并联选频网络的频率响应当f=f0时，不但φ=0，且最大，为1/3。1)是否筑可用裹共射弱放大筛电路尺？2)是否宁可用拌共集肠放大贵电路呈？3)是否踪蝶可用只共基钥放大检电路括？4)是否花可用被两级守共射脖放大辛电路桶？2.电路勒组成应为RC串并累联网犯路配话一个侦电压山放大汪倍数画略大乎于3、输剖入电尺阻趋团于无赚穷大视、输绳出电荒阻趋佣于0的放区大电滋路。不符像合相叠位条苍件不符括合幅品值条智件输入葛电阻谷小、粥输出财电阻其大，叉影响f0可引严入电径压串纳联负触反馈弱，使雁电压衡放大电倍数蜂大于3，且Ri大、Ro小，悠对f0影响摔小3.RC桥式衬正弦瞧波振商荡电籍路（班文氏诉桥振反荡器涉）用同巴相比茫例运廊算电沟路作悄放大镰电路惭。因同朵相比仿例运熄算电欠路有薄非常忠好的宏线性胆度，裤故R或Rf用热府敏电拥阻，鸟或加朽二极镇管作者为非帽线性恨环节萝。文氏请桥振擦荡器刃的特研点？以RC串并篇联网吹络为服选频寇网络帖和正背反馈迟网络至、并娇引入陵电压鱼串联镰负反糠馈，茎两个歼网络炉构成混桥路当，一肿对顶诱点作款为输哄出电何压，封一对牺顶点吹作为熔放大渐电路佛的净妹输入蹈电压虽，就均构成参文氏覆桥振积荡器店。频率含可调称的文鸟氏桥锤振荡逆器改变置电容泽以粗瞧调，瓶改变谊电位却器滑瓜动端刺以微屠调。加稳约压管顶可以执限制饼输出夺电压滔的峰-峰值庄。同轴电位眉器讨论激一：合理为连接血电路拖，组诱成文射氏桥讯振荡旱电路讨论地二：判断瓣图示风电路返有可武能产蹈生正白弦波净振荡联吗？RC移项亮式电茄路RC双T选频蚕网络选频衬网络狼和正确反馈腾网络猾是两遥个网达络。1)RC移相打电路腐有几弟级才宫可能挂产生木正弦券波振烟荡？2)若R和C互换才呢？正反馈网络选频网络三、LC正弦揉波振末荡电备路1.LC并联网络膀的选跑频特烟性理想LC并联皮网络研在谐耳振时增呈纯露阻性绩，且哨阻抗刚无穷轧大。谐振频率为在损耗巩较小叉时，炼品质胸因数城及谐证振频降率损耗在f＝f0时，批电容载和电滩感中贪电流教各约帐为多抢少？千网络插的电诞阻为腾多少休？构成虏正弦押波振醋荡电祖路最摸简单谊的做砖法是省通过比变压桌器引扁入反仇馈。附加票相移LC选频车放大殃电路→正弦侦波振蹈荡电普路当f=f0时，狠电压耀放大贞倍数悠的数坚值最巴大，裤且附恋加相蜜移为0。共射秀电路φA=-肆π2.变压播器反乓馈式电路C1是必述要的选吗？特点猴：易振鹿，波溜形较罩好；查耦合强不紧群密，摆损耗建大，探频率馆稳定累性不建高。分析阀电路摸是否句可能础产生挪正弦湿波振书荡的此步骤权：1)是否猾存在旧四个节组成导部分2)放大辅电路炼是否贵能正荒常工浇作3)是否酸满足昆相位巧条件4)是否引可能牧满足怪幅值盲条件为使N1、N2耦合横紧密且，将靠它们毅合二叫为一易，组晌成电旗感反餐馈式毫电路戏。必须助有合绳适的畅同铭询端！为什议么用坦分立惧元件笔放大在电路如何笑组成积？3.电感功反馈出式电削路反馈殿电压脏取自忙哪个插线圈订？反馈戴电压疏的极搞性？必要般吗？电感液的三诊个抽融头分绢别接辛晶体垮管的丹三个蓝极，现故称姐之为缩慧电感多三点介式电序路。电路沫特点眯？3.电感扭反馈肢式电绒路特点捷：耦扁合紧盆密，源易振她，振讨幅大概，C用可秃调电摊容可掏获得养较宽某范围文的振抖荡频矮率。押波形冻较差姨，常痕含有剪高次够谐波疤。由于利电感天对高挎频信宝号呈半现较向大的社电抗递，故肆波形糕中含广高次术谐波圆，为拜使振车荡波雾形好玻，采浅用电罗容反颈馈式陕电路蠢。4.电容荡反馈刃式（瞧电容耕三点恋式）圣电路若要扁振荡都频率婚高，趁则L、C1、C2的取役值就基要小概。当电容减小嫩到一娃定程从度时，晶摧体管升的极定间电雕容将询并联薄在C1和C2上，后影响延振荡虾频率屯。特点护：波形涌好，啊振荡肉频率炸调整恭范围骡小，城适于葱频率马固定掠的场歪合。与放敬大电留路参锁数无侦关作用浙？四、竟石英俗晶体胳正弦蛋波振她荡电朋路Si演O2结晶密体按阻一定搬方向尚切割卧的晶扫片。压电秘效应喇和压驻电振是荡：雨机械亩变形惨和电犯场的添关系固有尽频率声只决渣定于逐其几伶何尺麻寸，谅故非此常稳食定。容性感性阻性一般LC选频解网络繁的Q为几瓜百，牵石英沈晶体固的Q可达104～106；前短者Δf/f为10－5，后枣者可雁达10－10～10－11。1.石英进晶体赖的特事点2.电路①石英扁晶体从工作氏在哪闪个区摇？②是哪董种典垫型的怜正弦别波振剖荡电量路？①石英谈晶体夏工作穗在哪愉个区抚？②两级盘放大丈电路牧分别毙为哪敲种基斑本接冈法？③C1的作售用？（1）并凯联型贵电路（2）串段联型勿电路讨论坟三：改概错，珍使电厕路有能可能宾产生剖正弦密波振遇荡同名罩端对脖吗？放大浙电路隆能放油大吗躲？各预电容每的作贱用？讨论要四同铭狗端？能产生正弦波振荡吗？“判汪振”发时的牺注意渴事项尽：1.放大舟电路藏必须把能够伤正常洞工作额，放完大电衣路的遍基本假接法饲；2.断开权反馈虏，在剥断开拥处加f=f0的输尸入电舒压；3.找出泽在哪渡个元裁件上诸获得腥反馈宗电压袜，是蚊否能缓取代夹输入稀电压沃。三个愚电路侮有什凤么相门同之叔处？鲜这样靠的电幻玉路形省式有硬什么萄好处柄？清华挽大学职华缺成英小h漆ch情ya肠@t昆si绿ng批hu阁a.罢ed旨u.郊cn§8碗.2电压壶比较辣器一、坏概述二、斤单限误比较劣器三、扭滞回是比较英器四、齿窗口封比较滋器五、榜集成壮电压扇比较治器一、去概述1.电压像比较必器的货功能：比演较电调压的公大小倾。输入讽电压遥是模蚕拟信押号；省输出班电压蹄表示旷比较闪的结琴果，新只有蛇高电绩平和悲低电姐平两朴种情与况，求为二邻值信彻号。锤使输侍出产福生跃煤变的背输入碎电压白称为锣阈值鼻电压妹。广泛罗用于由各种闪报警绵电路后。2.电压碰比较翁器的糕描述巴方法:电压旦传输确特性uO＝f(uI)电压照传输锹特性歉的三常个要烂素：（1）输振出高持电平UOH和输膨出低度电平UOL（2）阈值葛电压UT（3）输入捎电压续过阈传值电殿压时轿输出浑电压窑跃变桨的方造向3.几种柄常用毙的电蒜压比戒较器（1）单最限比暖较器引：只万有一拨个阈惕值电兄压（3）窗打口比熔较器吗：有两叼个阈歪值电娱压，伪输入百电压炉单调没变化贝时输窜出电身压跃亚变两苗次。（2）滞适回比劫较器袖：具倦有滞羡回特逐性输入仿电压砌的变宇化方伸向不盯同，副阈值太电压摧也不围同，罗但输套入电锈压单汁调变竹化使提输出往电压获只跃挨变一碑次。回差电压：4、集稻成运寻放的犯非线逐性工含作区电路均特征穗：集颠成运内放处犬于开忘环或仙仅引超入正懂反馈理想存运放串工作刮在非变线性湾区的滩特点割：1)净输幻玉入电帮流为02)uP>uN时，uO＝＋UOMuP<uN时，uO＝－UOM无源饲网络5、教碎学基划本要炉求1)电路表的识难别及确选用芬；2)电压市传输堵特性搬的分丛析。二、钥单限疯比较哈器（1）UT＝0（2）UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM（3）uI>摊0时uO＝－UOM;uI<向0时uO＝＋UOM集成他运放碗的净尖输入钞电压添等于清输入换电压天，为熄保护称集成器运放半的输叶入级热，需祝加输匙入端异限幅蜜电路跨。二极瞒管限箱幅电若路使结净输磁入电析压最意大值肾为±UD1.过零正比较酬器必要凝吗？输出彼限幅偏电路为适洲应负扁载对垮电压敏幅值慢的要比求，鹊输出训端加械限幅春电路底。UOH＝＋UZ1＋UD2UOL＝－崇(UZ2＋UD1)UOH＝－UOL＝UZUOH＝UZUOL＝－UD不可籍缺少恐！为使UOL接近0，怎淡么办佩？锗管输出潜限幅端电路uO＝±UZ（1）保尽护输泼入端（2）加伪速集伏成运列放状释态的查转换电压饲比较委器的播分析笨方法：（1）写出uP、uN的表所达式奔，令uP＝uN，求解厘出的uI即为UT；（2）根据减输出省端限扶幅电到路决回定输昌出的川高、望低电嫂平；（3垮）根急据输累入电身压作孙用于朝同相杯输入举端还届是反慰相输饼入端柳决定输出钱电压的跃至变方册向。2.一般称单限设比较郊器（1）若富要UT<找0，则应银如何驰修改看电路损？（2拍）若逃要改君变曲听线跃杯变方阳向，赠则应装如何修农改电进路？（3彼）若亿要改饺变UOL、UOH呢？作用庙于反庸相输希入端三、股滞回例比较缠器1.阈值摄电压2.工作仪原理腊及电行压传以输特张性设uI＜－UT，则uN＜uP，uO＝+UZ。此框时uP＝陷+UT，增俯大uI，直另至+UT，再塘增大谱，uO才从栽+UZ跃变猛为－UZ。设uI＞+UT，则uN＞uP，uO＝－UZ。此僚时uP＝般－UT，减严小uI，直秤至－UT，再腹减小埋，uO才从邮－UZ跃变伪为+UZ。1.若要营电压猾传输懒特性惧曲线帝左右片移动扭，则痕应如裤何修升改电芹路？讨论播一：如何单改变剪滞回哄比较幕器的润电压庆传输只特性2.若要葛电压对传输葬特性吨曲线呀上下掀移动调，则晶应如刘何修饺改电符路？3.若要磁改变拘输入于电压开过生阈料值电颗压时留输出蕉电压奖的诸跃差变方崭向，匹则应粗如何欢修么改导电路夜？改变奏输出茅限幅滤电路向左壳右移眼多少者？四、萍窗口姐比较扩器当uI>URH时，uO1=－uO2=UOM，D1导通既，D2截止么；uO=UZ。当uI<URL时，uO2=－uO1=UOM，D2导通野，D1截止螺；uO=UZ。当URL<uI<URH时，uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截劝止；uO=膀0。特点患：1.无需到限幅祥电路害，根纸据所夕需输央出高似、低烦电平辈确定告电源件电压低；2.可直幅接驱拿动集胸成数腊字电境路；3.应用凯灵活粥，可禾具有肆选通船端；五、业集成珍比较恨器某型歪号集功成比注较器稀的等盒效电牧路4.响应义速度重快；5.电源刷电压怠升高杂，工逆作电拖流增炊大，航工作命速度柜加快建。讨论蚀二：电路典的识皇别及像电压遗传输催特性随的求柜解已知雷某型痒号集漆成电碰压比常较器过内部镜等效档电路粥如图应（a）所示源，试判断苍各电民路属汗于哪谨种类枣型电贿压比启较器诸，标出2、3的极捉性，中并求陈解图裹（b）～喷（e）各电匠路的同电压雨传输忽特性差。若要程有选保通端用，则宅应如牵何修案改？uC讨论经三：从电把压传盈输特系性识什别电踢路，跨画波脖形已知架各电介压比厕较器锤的电理压传悬输特马性如馒图所续示，匪说出洁它们公各为祸哪种束电压筹比较垒器；萍输入渐电压围为5s摄inωt(V具)，画出壶各电将路输遥出电翠压的爽波形梯。你能分别攻组成贩具有蒸图示咐电压趴传输瓣特性史的电尝压比剃较器同电路惨吗？同相肆输入单限旨比较钞器反相序输入滞回舱比较躲器窗口比较浮器讨论猪四：带有胡二极裙管电点路的怖分析责方法首先按应判匪断二胆极管句的工砍作状御态，赢它们幼决定键于集卖成运维放的察输出乒电压卸是高固电平落还是眯低电思平。UT=？UOL=？UOH=？清华惰大学维华否成英注h指ch丹ya废@t巷si恼ng兰hu苍a.爬ed圣u.挖cn讨论野五：电子费电路泛时测灵量信滋号的唐选择现有旬信号骂：①通频愧带内铜某一什频率收的交送流小辉信号余；②频率秧很低伟（如10裁Hz）且督幅值帐足够经大的哀三角待波或湿锯齿抹波；③固定挂的小贱幅值附且足阔够频眨率范巩围的闻交流葛小信愧号；④足够棉幅值德的阶糠跃信蜂号。请在勿括号甜内填柳写上舱述信米号①、②、③、④中的葱一种热。（1）测渡量集在成运贞放的趣转换挎速率SR，应消用；（2）测崭量放伸大电折路的侍电压热放大讽倍数膊，应小用；（3）测撒量放份大电题路的发输入叮电阻序和输看出电位阻，甩应用；（4）测纤量放痒大电亭路的暂通频候带，宾应用；（5）放设大电吓路的炒电压爱传输杂特性仰，应遍用。讨论啄六：利用Mu马lt期is软im分析悬电压堡传输贝特性§8庙.3非正创弦波轮发生桂电路一、签常见各的非凭正弦府波二、着矩形春波发烤生电接路三、璃三角张波发滩生电史路四、付锯齿胜波发幻玉生电咱路五、鲜波形刷变换忘电路一、番常见吗的非厉正弦衬波矩形乞波三角竖波锯齿驼波尖顶筝波阶梯称波矩形出波是秃基础猎波形傍，可霸通过楼波形剖变换笨得到处其它痛波形狗。通过松什么再电路大可将水矩形耻波变罩为其篮它几母种波幅形？二、速矩形给波发咽生电违路输出无稳谦态，有两描个暂粒态；若敢输出男为高垫电平缴时定宵义为爹第一哄暂态旋，则情输出粱为低扫电平苹为第像二暂动态。1.基本疲组成涉部分（1）开当关电游路：因午为输老出只单有高木电平舞和低搜电平塌两种由情况棋，即停两个肺暂态星；故忧采用绣电压勤比较事器。（2）反面馈网荐络：因国需自抱控，败在输铁出为食某一训暂态饮时孕柳育翻尝转成淡另一素暂态涛的条脖件，旧故应痛引入手反馈侮。（3）延恶迟环裁节：要纤使两晚个暂渡态均楚维持谦一定针的时晶间，号故采贿用RC环节实现，从退而决艇定振歌荡频芳率。2.电路两组成正向组充电直：uO（+UZ）→R→C→地反向亦充电图：地→C→R→uO（－UZ）RC回路滞回币比较且器3.工作早原理：分析鞭方法方法今一：设电巾路已镰振荡奥，且勉在某土一暂宅态，丛看是硬否能痛自动台翻转啊为另嗓一暂饶态，纱并能写再回趟到原倾暂态丸。方法西二：电路衬合闸希通电吃，分您析电只路是靠否有莲两个姐暂态澡，而抹无稳验态。设合趟闸通猫电时臂电容闹上电醒压为0，uO上升塞，则贼产生扭正反片馈过杨程：uO↑→uP↑→uO↑↑，直至uO＝UZ，uP＝+UT，为第一参暂态惭。3.工作嗽原理：电容副正向恐充电促，t↑→uN↑，t→∞，uN→UZ；但当uN＝+UT时，杠再增闪大，uO从+UZ跃变摊为－UZ，uP＝－UT，电路歇进入第二再暂态。电容猛反向庭充电型，t↑→uN↓，t→∞，uN→－UZ；但当uN＝－UT时，富再减肝小，uO从－UZ跃变隆为+UZ，uP＝+UT，电路返回推第一加暂态。第一倚暂态：uO＝UZ，uP＝+UT。脉冲耻宽度4.波形钉分析5.占空姐比可恶调电朋路为了罪占空才比调才节范乘围大柜，R3应如早何取暂值？正向睁充电男和反湾向充秘电时蜜间常踏数可鸭调，所占空绳比就粥可调更。三、泼三角荷波发聚生电设路1.电路闯组成用积裂分运莲算电习路可塑将方燥波变钩为三蛾角波畜。两个RC环节实际程电路益将两吐个RC环节野合二零为一为什贝么采凤用同淡相输朽入的药滞回交比较寒器？uO要取热代uC，必须庆改变问输入如端。集成酱运放炸应用晌电路寒的分址析方灾法：化整鹊为零剧（分诊块）脑，分棵析功尚能（祝每块然），殃统观细整体棕，性丹能估邪算2.工作笋原理滞回从比较迟器积分厨运算雁电路求滞笛回比筹较器享的电姜压传超输特辣性：施三要概素UOH=－UOL=UZ，uI作用报于集皮成运箭放的系同相惕输入吓端，肠求UT：合闸接通电援，通习常C上电弓压为0。设uO1↑→uP1↑→uO1↑↑，直至uO1＝UZ（第一匙暂态）；哀积分历电路浇反向等积分绿，t↑→uO↓，一旦uO过－UT，uO1从＋UZ跃变声为－UZ（第二华暂态）。积分等电路锄正向茶积分窗，t↑→uO↑，一旦uO过＋UT，uO1从冠－UZ跃变群为＋UZ，返回丧第一气暂态。重鉴复上嫂述过承程，欺产生黄周期可性的塔变化肉，即毁振荡析。电路部状态乞翻转册时，uP1=?三角晒波发蜻生电羊路的素振荡诊原理3.波形捏分析如何全调整且三角漂波的加幅值彩和频贩率？怎样酒修改但可获射得锯够齿波妻？“理爬性地隶调试鉴”：谷哪些万参数喷与幅窗值有雀关？意哪些抗参数叹与频服率有蹈关？逼先调评哪个饺参数储？T/2四、诸锯齿勺波发亭生电青路1.R3应大圾些？器小些庭？2.RW的滑骨动端铅在最急上端希和最粱下端含时的您波形体？≈T3.R3短路迟时的泡波形梢？若由贩输入竹电压怎确定嚼，则梦将电苗压转险换为心频率五、鄙波形建变换穷电路1.利用乖基本坐电路牢实现其波形责变换正弦只波变听方波爹、变巨矩形轻波、腾变二仇倍频加，方先波变势三角观波，三角棕波变叔方波肤，固远定频甲率的探三角市波变煎正弦歌波如何饶得到浅？利用价电子迫开关乘改变亮比例尘系数2.三角愚波变吉锯齿阶波：二倍宗频三角损波用锯傅立垂叶级竞数展夫开，昌除基弊波外便，还茂含有3次、5次……谐波年。3.三角厅波变竿正弦孝波若输稳入信阵号的菊频率膛变化堪不大前，则恰可用膊滤波拦法实屋现。范围皮是什徐么？若输触入信携号的捕频率狮变化若较大天，则帐可用尾折线经法实雾现。讨论冒一已知uO1和uO2的峰-峰值堵均为10福V，二极忆管为非理想躬二极碑管。1.求出牢稳压评管的营稳压柱值UZ和R4的阻电值；2.定性炒画出uO1、uO2的波舱形图葬；3.求解q的表径达式讲。讨论巨二：设计混实现将峰扛值为1V、频傻率为10飞0H们z的正号弦波捎输入铺电压卖变换巾为峰蔽值为5V、频楚率为20潜0H袍z锯齿迫波电餐压的捞电路。§8具.3信号念的转委换一、经概述二、u-i转换遍电路三、幕精密仍整流陕电路四、u-f转换朵电路一、龙概述信号湾的发竟送：籍调幅蹦、调轮频、帐调相信号推的接爬收：煤解调信号谜对负捏载的洗驱动歇：i-u，u-i信号旱的预何处理药：AC盆-D卫C（整流森、检陶波、偶滤波这）DC芽-A那C（斩波饶）信号钳的接论口：A-弹D（如u-f），D-申A二、u-i转换蚕电路若信柜号源方不能呢输出志电流贝，则隆选电剩路一浇；若晴信号吓源能夜够输吗出一者定的益电流烫，则己可选错电路衬二。若负丛载需挎接地询，则决上述划两电然路均罢