理学第6章波形的产生和变换

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装配与调试第6章信号产生1精选ppt6.1正弦波振荡电路6.1.1正弦波振荡电路的工作原理6.1.2RC

正弦振荡6.1.3LC

正弦振荡2精选ppt信号产生电路(振荡器—Oscillators)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(几百kHz以上)石英晶体振荡器(频率稳定度高)方波、三角波、锯齿波等主要性能要求：输出信号的幅度准确稳定输出信号的频率准确稳定3精选ppt根本放大电路A反响回路F12开关在1的位置上：开关在2的位置上：不需要输入，放大器也能工作。——自激振荡4精选pptFA=1Xid=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：..Xidof基本放大器A反馈网络FXX5精选ppt起振条件：放大器Au反馈网络FuUoUfUi

1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu

>1Au

Fu

<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振稳幅••6精选pptUo是振荡器的输出电压，设B为要输出的电压。起振时，Uo=0；稳定振荡时，Uo=B。起振并能稳定振荡的条件：Uo＜B时，AF＞1；

Uo＝B时，AF＝1；Uo＞B时；AF＜1。稳幅7精选ppt1.放大电路。2.正反响网络。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8精选ppt放大器选频正反馈网络UoUfUi选频放大器正反馈网络UoUfUi

判断:1.检查电路组成2.“Q〞点是否适宜3.是否满足起振条件9精选ppt6.1.2RC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：10精选ppt1.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°11精选ppt〔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°12精选pptω0=？│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°13精选ppt2.定量分析R1C1

串联阻抗：R2C2

并联阻抗：频率特性：14精选ppt通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，那么有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/315精选pptRC串并联网络完整的频率特性曲线：当时，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|16精选pptRC串并联〔桥式〕振荡电路R3Uo

R4Ui

∞A+_R1R2C1C2同相比例运算器：选频电路：17精选ppt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。18精选ppt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19精选ppt粗调振荡频率细调振荡频率振荡频率的调节：_+

+

RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振荡频率：20精选ppt二、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°21精选ppt2.RC移相式振荡电路在f0处满足相位条件：22精选ppt6.1.3LC

振荡电路类型：变压器反响式、电感三点式、电容三点式一、变压器反响式LC振荡电路LrCIs.L的等效损耗电阻(一)LC

并联回路的特性Z23精选ppt1.谐振频率f02.谐振阻抗Z03.回路品质因数Q24精选ppt4.频率特性幅频特性相频特性25精选ppt5.并联谐振的本质—

电流谐振LuCr–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈纯阻2)形成环流，大小是总电流的Q

倍••IC•IL•U•I•26精选ppt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，反响信号通过互感线圈引出同名端：27精选ppt6.1.4石英晶体(Crystal)振荡电路一、石英晶体谐振器的阻抗特性1.结构和符号化学成分

SiO2结构晶片涂银层焊点符号28精选ppt2.压电效应形变形变机械振动外力压电谐振—外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的现象。机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。29精选ppt3.等效电路rqC0CqLqLq

—

晶体的动态电感

(10-3~102H)(大)Cq

—晶体的动态电容

(<0.1pF)(小)rq

—

等效摩擦损耗电阻(小)Co

—晶片静态电容

(几~几十pF)30精选ppt大小小大4.频率特性和谐振频率fXfPfS容性容性感性31精选ppt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，可到达几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。32精选ppt2.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，正反响最强，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33精选ppt6.2非正弦波信号产生电路电压比较器方波产生电路三角波发生电路34精选ppt1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反响。运放工作在非线性状态根本分析方法2.运放工作在非线性状态的分析方法：假设U+＞U-那么UO=+UOM；假设U+＜U-那么UO=-UOM。虚断〔运放输入端电流=0〕注意：此时不能用虚短！uoui0+UOM-UOM35精选pptuoui0+UOM-UOM1.过零比较器:〔门限电平=0〕uoui0+UOM-UOM一.单门限电压比较器36精选ppttuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。37精选ppt2.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38精选pptuoui0+Uom-UomUREF当ui<UREF时,uo=+Uom当ui>UREF时,uo=-Uom

假设ui从反相端输入39精选pptuoui0+UZ-UZ〔1〕用稳压管稳定输出电压3.限幅电路——使输出电压为一稳定确实定值当ui>0时,uo=+UZ当ui<0时,uo=-UZ

40精选ppt〔2〕稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反响回路中uoui0+UZ-UZ当ui>0时,uo=-UZ当ui<0时,uo=+UZ

41精选ppt二.迟滞比较器1.工作原理——两个门限电压。特点:电路中使用正反响——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42精选ppt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

-UZ43精选ppt例题：Rf=10k，R2=10k，UZ=6V，UREF=10V。当输入ui为如下图的波形时，画出输出uo的波形。上下限：uoui08V3V传输特性+6V-6V44精选ppt3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V3V传输特性+6V-6V45精选ppt抗干扰OuIt单门限比较UTuOUOHUOLOt迟滞比较OuItUT-UT+UOHUOLOtuO46精选ppt整形OuItUT+UT-OuOtUOHUOLOuItUT+UT-OuOtUOHUOL47精选ppt1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:三、方波发生器48精选ppt2.工作原理：(1)设uo

=

+UZ,

此时，uO给C充电,uc

，那么：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+UZ49精选ppt此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo

=

-UZ时，u+=UT-uc到达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。-UZ50精选ppt0UT+uctUT-+UZuo0t-UZT完整的波形：计算振荡周期T。51精选ppt周期与频率的计算：0UT+uctUT-+UZ-UZT1T2TT=T1+T2=2T2

uc(t)=UC(

)+

UC(0+)-UC(

)e,=RC-t

T2阶段uc(t)的过渡过程方程为:f=1/T可推出:52精选ppt3、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。53精选ppt1.获得三角波的根本方法方波积分电路三角波2.锯齿波发生电路在三角波发生电路中，如果电容的充电、放电时间常数不相等，那么可使积分电路的输出为锯齿波。其他波形发生电路54精选ppt四、三角涉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：假设uo1=+UZ，uo2↓，u+↓。

当u+≤0时，uo1翻转为-UZ。假设uo1=-UZ，uo2↑，u+↑。

当u+≥0时，uo1翻转为+UZ。55精选ppt波形图振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZT56精选ppt2.锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数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。+UZuo10t

-UZR6＜＜R457精选ppt小结第6

章58精选ppt一、信号产生电路的分类：正弦波振荡:非正弦波振荡：RC

振荡器

(低频)LC

振荡器

(高频)石英晶体振荡器(振荡频率精确)方波、三角波、锯齿波等。59精选ppt二、正弦波振荡条件振荡条件—振幅平衡条件—相位平衡条件n=0,1,2,

••判断电路是否起振采用瞬时极性法，即断开反响网络，加一信号，如果信号极性逐级变化后，返回后与原信号同极性，那么满足相位平衡条件。60精选ppt三、正弦波振荡电路RC

桥氏振荡电路8CR1Rf