正弦波振荡电路的组成及分类课件

判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤

1.检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分；

2.检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作；

3.分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。5.估算振荡频率和起振条件4.判断是否满足振幅平衡条件。

RC正弦波振荡电路RC串并联网络振荡电路也称RC桥式正弦波振荡电路或称文氏振荡电路(Wien)电路组成：放大电路

——集成运放A；选频与正反馈网络——R、C串并联电路；稳幅环节——RF与R

组成的负反馈电路。图

8.1.4一、RC串并联选频网络Z1Z2取R1=R2=R，C1=C2=C，令

则：得RC串并联电路的幅频特性为：相频特性为：最大，F=0。0F01/3+90º-90º图

8..1.5二、振荡频率与起振条件1.振荡频率2.起振条件f=f0时，由振荡条件知：所以起振条件为：同相比例运放的电压放大倍数为即要求：三、振荡电路中的负反馈(稳幅环节)引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。反馈系数改变RF，可改变反馈深度。增加负反馈深度，并且满足则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。图

8.1.7反馈电阻RF采用负温度系数的热敏电阻，采用正温度系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。稳幅的其它措施电流增大时，二极管动态电阻减小。电流减小时，动态电阻增大，加大非线性环节，从而使输出电压稳定。在RF回路中串联二个并联的二极管四、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路用双层波段开关接不同电容，作为振荡频率f0的粗调；用同轴电位器实现f0的微调。RC串、并联网络中，如何调节频率？问题：如何提高频率？动画avi\11-2.avi一、电压比较器的传输特性1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系2.阈值电压：UT当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。3.电压传输特性的三要素(1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。(2)阈值电压的数值UT。(3)当uI变化且经过UT时，uO跃变的方向。二、理想运放的非线性工作区+UOMuOuP-uNO-UOM集成运放的电压传输特性在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是工作在正反馈。单限比较器一、过零比较器由于理想运放的开环差模增益为无穷大，所以当uI<0时，uO=+

UOM；当uI>

0时，uO=-

UOM

；过零比较器的传输特性为：uIuO+UOM-UOMO

UOM

为集成运放的最大输出电压。阈值电压：当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。图8.2.3利用稳压管限幅的过零比较器设任何一个稳压管被反向击穿时，两个稳压管两端总的的稳定电压为UZ

<UOMuIuO+UOM

-UOMO+UZ-UZ当uI<0时，不接稳压管时，uO=+

UOM

，接入稳压管后，左边的稳压管被反向击穿，集成运放的反向输入端“虚地”，uO=+

UZ

；当uI>0时，右边的稳压管被反向击穿，uO=-

UZ

；图

8.2.6利用稳压管限幅的过零比较器(二)电路图传输特性uIuO+UOpp

-UOppO+UZ-UZ问题：如将输入信号加在“+”端，传输特性如何？问题：过零比较器如图所示，输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？传输特性uIuO+UOpp

-UOppO+UZ-UZ将正弦波变为矩形波二、单限比较器单限比较器有一个门限电平，当输入电压等于此门限电平时，输出端的状态立即发生跳变。当输入电压uI变化，使反相输入端的电位为零时，输出端的状态将发生跳变，门限电平为：uIuO+UOM-UOMO+UZ-UZ过零比较器是门限电平为零的单限比较器。图

8.2.7R1R2存在干扰时单限比较器的uI、uO

波形单限比较器的作用：检测输入的模拟信号是否达到某一给定电平。

缺点：抗干扰能力差。

解决办法：采用具有滞回传输特性的比较器。电压比较器分析方法小结（1）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平UOH

和输出低电平UOL

。（2）写出up和uN的电位表达式，令up=uN

，解得输入电压就是阈值电压UT。（3）u0在uI

过UT时的跃变方向决定于作用于集成运放的哪个输入端。当uI从反向输入端输入时，uI<UT,u0=U0H

;uI>UT,u0=U0L

。反之，结论相反。[例8.2.1]在图8.2.6所示电路中，UZ=±6V，在图8.2.7中所示电路中，R1=R2=5kΩ，基准电压UREF=2V，稳压管的稳定电压UZ=±5V

；它们的输入电压均为图8.2.8（a）所示的三角波。试画出图8.2.6所示电路的输出电压u01和图8.2.7所示电路的输出电压u02

解图8.2.6为过零比较器图8.2.7为一般单限比较器。图8.2.8例8.2.1波形图R1R28.2.3滞回比较器一、从反相输入端输入的滞回比较器电路计算阈值电压UT电压传输特性uo从+UZ跃变到-UZ的

阈值电压为+UTuo从-UZ跃变到+UZ的

阈值电压为-UTuI在-UT与+UT之间增加或减小,uO不发生变化

UREF为参考电压；uI为输入电压；输出电压uO为+UZ或-UZ。当uP=uN时，输出电压的状态发生跳变。比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。+UZuIuO-UZOUT-UT+图

8.2.10

滞回比较器二、加了参考电压的滞回比较器若uO=

UZ

，当uI

逐渐减小时，使uO由UZ

跳变为UZ

所需的门限电平UT-

回差(门限宽度)UT

：若uO=UZ

，当uI

逐渐增大时，使uO由+UZ

跳变为-UZ

所需的门限电平UT+[例8.2.2]已知输入波形和电压传输特性，分析输出电压的波形。图8.2.11例8.2.2波形图±UZ

＝±9V图8.2.9滞回比较器电路uO/Vt0+9-98.2.4窗口比较器参考电压UREF1>UREF2若uI低于UREF2

，运放A1输出低电平，A2输出高电平，二极管VD1

截止，VD2导通，输出电压uO为高电平；若uI高于UREF1

，运放A1输出高电平，A2输出低电平，二极管VD2

截止，VD1

导通，输出电压uO为高电平；图

8.2.13双限比较器(a)前面的比较器在输入电压单一方向变化时，输出电压只跃变一次，因而不能检测出输入电压是否在二个电压之间。当uI高于UREF2而低于UREF1时，运放A1、A2均输出低电平，二极管VD1

、VD2

均截止，输出电压uO为低电平；

上门限电平UTH=UREF1；

下门限电平UTL

=UREF2。uIuOOUTHUTL综上所述，双限比较器在输入信号uI<UREF2

或uI>UREF1时，输出为高电平；而当UREF2<

uI<

UREF1时，输出为低电平。图

8.2.13(b)8.2.5集成电压比较器一、集成电压比较器的主要特点和分类：1.具有较高的开环差模增益；2.具有较快的响应速度；3.具有较高的共模抑制比和允许共模输入电压较高；4.具有较低的失调电压、失调电流及较低的温漂。分类：单、双和四电压比较通用型、高速型、低电压型和高精度型普通、集电极（或漏极）开路输出或互补输出型二、集成电压比较器的基本接法1.通用型集成电压比较器AD790引脚图+12V单电源供电，逻辑电源为5V。±5V双电源供电，逻辑电源为5V。±15V双电源供电，逻辑电源为5V。2.集电极开路集成电压比较器LM119金属封装的管脚图反相输入2同相输入2电路为双限比较器，能实现线与功能图8.2.16由LM119构成的双限比较器及其电压传输特性8.3非正弦波发生电路非正弦波：矩形波、三角波、尖顶波和阶梯波等图8.3.1几种常见的非正弦波8.3.1矩形波发生电路一、电路组成RC

充放电回路滞回比较器图

8.3.2滞回比较器：集成运放、R1、R2；充放电回路：R、C；（延迟环节、反馈网络）钳位电路：VDZ、R3。（稳幅环节）动画avi\14-1.avi二、工作原理设t=0时，uC=

0，uO=+UZ则tOuCOuOtu+u-当u-=uC

=u+

时，t1t2则当u-=uC

=u+

时，输出又一次跳变，uO=+UZ输出跳变，uO=-UZ图

8.3.4三、振荡周期电容的充放电规律：对于放电，解得：结论：改变充放电回路的时间常数及滞回比较器的电阻，即可改变振荡周期。t1t2tOuCOuOtt3图

8.3.4振荡频率f=1/T四、占空比可调的矩形波发生电路图

8.3.5a使电容的充、放电时间常数不同且可调，即可使矩形波发生器的占空比可调。tOuCuOtOT1T2T充电时间T1放电时间T2占空比D图

8.3.5b8.5.2三角波发生电路一、电路组成图8.3.6采用波形变换的方法得到三角波uO1为方波电路分析uO2为三角波二、工作原理当u+=u-

=0时，滞回比较器的输出发生跳变。图

8.3.8实用电路左边是同相输入滞回比较器右边为反向积分运算电路图

8.3.7R3R4传输特性+UT-UT+UZ-UZuOuI二、工作原理OuO1tOuOt当u+=u-

=0时，滞回比较器的输出发生跳变。图

8.3.9图

8.3.7R3R4设t=0时，uO1=+UZ

u0=0三、输出幅度和振荡周期解得三角波的输出幅度当u+=u-

=0时，uO1跳变为-UZ，uO

达到最大值Uom

。振荡周期调节电路中的R1、

R2、R3阻值和C的容量，可改变振荡频率，调节R1、

R2的阻值，可改变三角波的幅值。图

8.3.10a8.5.3锯齿波发生电路一、电路组成OuO1tOuOtT1T2T二、输出幅度和振荡周期图

8.3.10b正向积分时间常数远大于反向积分时间常数或者相反。动画avi\14-4.avi8.3.4波形变换电路（自阅）一、三角波变锯齿波电路二、三角波变正弦波电路1.滤波法2.折线法8.3.5函数发生器函数发生器是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路；当调节外部电路参数时，还可获得占空比可调的矩形波和锯齿波。一、电路结构（ICL8038）③