三角波發(fā)生器正弦波發(fā)生器

1、第第12章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器12.6.2 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器 12.6.3 RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 12.6.4 LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 12.6 信號(hào)發(fā)生電路信號(hào)發(fā)生電路海南風(fēng)光此課件及“海南風(fēng)光”封面屬清華大學(xué)唐慶玉創(chuàng)作，如發(fā)現(xiàn)剽竊，必究法律責(zé)任！0U+HuctU+LUOMuo0t- UOMT上節(jié)回顧：方波發(fā)生器上節(jié)回顧：方波發(fā)生器+RR1R2C+ucuo思考題：思考題：點(diǎn)點(diǎn) b 是電位器是電位器 RW 的中點(diǎn)，點(diǎn)的中點(diǎn)，點(diǎn) a 和點(diǎn)和點(diǎn) c 是是 b 的上方和下方的某點(diǎn)的上方和下方的某點(diǎn) 。試定性畫(huà)。試定性畫(huà)出點(diǎn)電位器可動(dòng)端分別處于出點(diǎn)電位器可動(dòng)端分別處于

2、 a、b、c 三三點(diǎn)點(diǎn)時(shí)的時(shí)的 uo - uc 相對(duì)應(yīng)的波形圖。相對(duì)應(yīng)的波形圖。-+RWR1R2CucuoD1D2abc設(shè)設(shè)Rwa RwcUOMuo0t- UOM反向積分器反向積分器方波發(fā)生器方波發(fā)生器12.6.2 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器矩形波經(jīng)積分電路便可產(chǎn)生三角波，但是矩形波經(jīng)積分電路便可產(chǎn)生三角波，但是此電路要求前后電路的時(shí)間常數(shù)配合好，不此電路要求前后電路的時(shí)間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。能讓積分器飽和。+R1R3R4C1uc_uo-+C2R5R2三角波發(fā)生器電路三角波發(fā)生器電路1:1: 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器(續(xù)續(xù))UOMuo10t- UOM+R1R3R4C1uc_uo-+C2

3、R5R2uo1 dtuRC1uio反相積分器反相積分器上行的遲滯上行的遲滯比較器比較器+A1A2uouo1R02R01RCR2R1特點(diǎn)特點(diǎn):由由上行的遲滯比較器上行的遲滯比較器和和反相積分器反相積分器級(jí)聯(lián)構(gòu)成級(jí)聯(lián)構(gòu)成,遲滯比較器的輸出作為反相積分器的輸入遲滯比較器的輸出作為反相積分器的輸入,反相積反相積分器的輸出又作為遲滯比較器的輸入分器的輸出又作為遲滯比較器的輸入.三角波發(fā)生器電路三角波發(fā)生器電路2:2:+uoRR2R1uiom21HURRU om21LURRU 上下門(mén)限電壓上下門(mén)限電壓上行的遲滯比較器上行的遲滯比較器U+HU+Luoui0Uom-Uom反相積分器反相積分器 dtuRC1ui

4、oui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uomuo-+CRRui回顧回顧:+A1A2uouo1R02R01RCR2R1(1)設(shè)設(shè)t=0時(shí)時(shí), uo1=+UOM , uc (0) =0 , uo=0u1+u1+ =o212uRRR o1211uRRR +=OM211URRR u1-=0, uo1保持保持+ UOMUOMuo10t- UOM三角波發(fā)生器電路三角波發(fā)生器電路2 2 (續(xù)續(xù)) : :+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+(2)t=0 t1: uo1 (0) =+UOM , uo(0) =0 dtuRC1uo1o=-OMURCtt=t1: uo (t=t1) = OM21LU

5、RRU uo1從從+UOM -UOMt1UOMuo10t- UOMU+LU+Huo(a)(b)21RCRRt1=將將(b)式代式代入入(a)式式,可解出可解出:三角波發(fā)生器電路三角波發(fā)生器電路2 2 (續(xù)續(xù)) : :+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+(3)t= t1 t2: uo1 (t1) =-UOM , uo (t1) = U+L t=t2: uo (t=t2) = OM21HURRU uo1從從-UOM +UOM21RCRRt2=3可解出可解出:UOMuo10t- UOMt1U+LU+Huo uo (t1) u dt=uRC1o1o+OMURC(t-t1)OM21URR

6、t1tt2三角波發(fā)生器電路三角波發(fā)生器電路2 2 (續(xù)續(xù)) : :(4)t= t2 t3: uo1 (t2) =+UOM , uo (t2) = U+H t=t3: uo (t=t3) = OM21+LURRU uo1從從+UOM -UOM21RCRRt3=5可解出可解出: uo (t2) u dt=uRC1o1o-OMURC(t-t2)OM21URRt2t+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+UOMuo10t- UOMt1U+LU+Huot2三角波發(fā)生器電路三角波發(fā)生器電路2 2 (續(xù)續(xù)) : :t3+A1A2uouo1R02R01RCR2R1u1+三角波發(fā)生器電路三角波發(fā)生器電

7、路2 2 (續(xù)續(xù)) : :UOMuo10t- UOMt1U+LU+Huot2t321RCRR三角波周期三角波周期: T=2(t2-t1)=4T21RCRRt1=21RCRRt2=3t3=521RCRR三角波頻率三角波頻率: f=1/T改型電路改型電路1調(diào)整電位器調(diào)整電位器RW可以使三角波上下移動(dòng)可以使三角波上下移動(dòng),而而且使三角波正負(fù)半周時(shí)間不相等且使三角波正負(fù)半周時(shí)間不相等.+A1A2uouo1R02R01RCR2R1+E-ERW改型電路改型電路2tuoT1T2+R2R1-+R R2CuoRUo1被嵌位被嵌位于于UzR決定決定T2,R 決定決定T1uottuoT1T2當(dāng)當(dāng)R =0時(shí)時(shí)+R2R

8、1-+R R2CuoRT1變?yōu)樽優(yōu)?三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器, ,鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器1. 產(chǎn)生自激振蕩的原理產(chǎn)生自激振蕩的原理fidXXX改成正反饋改成正反饋只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩?；痉糯蠡痉糯箅娐冯娐稟o反饋電路反饋電路FiX+ dXoXfX12.6.3 RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器+如果：如果：,ifXX則去掉則去掉,iX仍有信號(hào)輸出。仍有信號(hào)輸出?；痉糯蠡痉糯箅娐冯娐稟o反饋電路反饋電路FdXoXfX反饋信號(hào)代替了放大反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。電路的輸入信號(hào)?；痉糯蠡痉糯箅娐冯娐稟o反饋電路反饋電路FiX+ +dXoXfX

9、fidofdooXXXXFXXAXFAAXXAooiof1基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FiX+ +dXoXfX自激振蕩條件的推導(dǎo)自激振蕩條件的推導(dǎo)自激振蕩條件的推導(dǎo)（續(xù)）自激振蕩條件的推導(dǎo)（續(xù)）基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FdXoXfXfdofdooXXXFXXAX=FAoXoFAo=1自激振蕩的條件自激振蕩的條件FAAAoof1當(dāng)當(dāng)x xi i=0=0時(shí)，時(shí)，A Ao oF=1F=1foAFA:01則(1)(1)正反饋?zhàn)銐驈?qiáng)正反饋?zhàn)銐驈?qiáng), ,輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為 0 0 時(shí)仍有時(shí)仍有信號(hào)輸出，這就是產(chǎn)生了自激振蕩。信號(hào)輸出，這就是產(chǎn)生了自激振蕩。(2)(2)要

10、獲得非正弦自激振蕩要獲得非正弦自激振蕩, ,反饋回路中必反饋回路中必須有須有RCRC積分電路。積分電路。)()(FA、(3)(3)要獲得正弦自激振蕩要獲得正弦自激振蕩, ,反饋回路中必須反饋回路中必須有選頻電路。所以將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫(xiě)成：有選頻電路。所以將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫(xiě)成：自激振蕩條件的推導(dǎo)（續(xù)）自激振蕩條件的推導(dǎo)（續(xù)）所以，自激振蕩條件也可以寫(xiě)成：所以，自激振蕩條件也可以寫(xiě)成：（1）振幅條件：）振幅條件：1|AF（2）相位條件：）相位條件：pjjnFA2n是整數(shù)是整數(shù)相位條件相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；意味著振蕩電路必須是正反饋；振幅條件振幅條件可以通過(guò)調(diào)整放大電路的放大倍

11、數(shù)達(dá)到?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篈AAj|)(FFFj|)(00自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1)()(FA00自激振蕩條件的推導(dǎo)（續(xù)）自激振蕩條件的推導(dǎo)（續(xù)）問(wèn)題：?jiǎn)栴}：如何啟振？如何啟振？Uo 是振蕩器的電壓輸出幅度，是振蕩器的電壓輸出幅度，B是要求輸出的幅是要求輸出的幅度。起振時(shí)度。起振時(shí)Uo=0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo=B。起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：111AFBUAFBUAFBUooo時(shí)，時(shí)，時(shí)，2. RC振蕩電路振蕩電路用用RC 電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路即所謂的電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路即所謂的 RC振蕩電路，可選用的振蕩

12、電路，可選用的 RC 選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里只介紹只介紹文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路。R1C1R2C2iUoU文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUioR1C1R2C2iUoU時(shí)，相移為時(shí)，相移為0 0。12211CRCR當(dāng)當(dāng)如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：，則：RCfp21012211CRCR21211CCRR01CR0)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUio13文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路)1(31CRCRjo時(shí)文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路)(3100ffffjUUio傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：200

13、2)(31ffffUUio幅頻特性：幅頻特性：)(3100ffffarctgj相頻特性：相頻特性：如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=CfioUU31+90 90 ff0j0jUUio)1(31CRCRjRCfp210用運(yùn)放組成的用運(yùn)放組成的RC振蕩器：振蕩器：0Aj只有在只有在 f0 處處,0Fj才滿足相位條件：才滿足相位條件：因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篈F=131F1fFRRAfF2RR uo_+ + RFRCRCRfA=3uouo3A=3同相放大器同相放大器文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路輸出正弦波頻率：輸出正弦波頻率：RCfp210例題例題: :R=1kR=1k ，C=0.1C=0.1 F F，R

14、Rf f=10k=10k 。R RF F為多大時(shí)才為多大時(shí)才能起振？振蕩頻率能起振？振蕩頻率f f0 0= =？Hz Hz uo_+ + RFRCRCRfAF=1，31F1fFRRAA=3=2 10=20k k RCfp210=1592 Hz起振條件：起振條件：fF2RR 能自行起振的電路能自行起振的電路1半導(dǎo)體半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻起振時(shí)起振時(shí)R RT T2R2Rf f, , 使使A3,A3,易起振。易起振。當(dāng)當(dāng)u uo o幅度自激增長(zhǎng)幅度自激增長(zhǎng)達(dá)某一值時(shí)，達(dá)某一值時(shí)， R RT T=2R=2Rf f，A=3A=3。當(dāng)當(dāng)u uo o進(jìn)一步增大時(shí)，進(jìn)一步增大時(shí)， R RT T2R2Rf f

15、, ,使使A3AR121F1fF2RRAF1R2AF 1可調(diào)可調(diào)A 2RF1+RF2 RfLC 振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可以產(chǎn)生高頻振蕩。由于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所可以產(chǎn)生高頻振蕩。由于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對(duì)以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對(duì) LC振蕩電路做一簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判振蕩電路做一簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判別。別。首先介紹一下首先介紹一下 LC 選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)。12.6.4 LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器LC10RCLZ 0LCfp210LC 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)(LC并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧

16、振電路)CLRuiLici(阻性阻性)LC并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振特點(diǎn)：特點(diǎn)：諧振時(shí)，總路電流很小，諧振時(shí)，總路電流很小，支路電流很大，電感與電容的無(wú)功功率互相支路電流很大，電感與電容的無(wú)功功率互相補(bǔ)償，電路呈阻性。用于選頻電路。補(bǔ)償，電路呈阻性。用于選頻電路。R為電感線圈中的電阻為電感線圈中的電阻CLRuiLici例例: LC并聯(lián)諧振電路中并聯(lián)諧振電路中, L=1mH, C=0.1 F, R=10 ， U=1V。求求諧振時(shí)的諧振時(shí)的f0、I0、IC、IL。LCfp210=15924 HzRCLZ0=1000 I0=U/Z0 =1/1000=1 mAIC =U/ ZC =10 mA1 CZC= =100 IL =U/ ZLR =9.95 mA結(jié)論結(jié)論:并聯(lián)諧振電路中并聯(lián)諧振電路中 IC IL I0諧振信號(hào)諧振信號(hào)通過(guò)通過(guò)互感互感線圈引出線圈引出互感線圈的極性判別互感線圈的極性判別1234磁棒磁棒初級(jí)線圈初級(jí)線圈次級(jí)線圈次級(jí)線圈同極性端同極性端1234+例例1：+ 正反饋正反饋 LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例判斷是否是正反饋判斷是否是正反饋:用用瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法判斷判斷振蕩頻率振蕩頻率:+UCCCC1LLCfp210uo利用利用1：晶體管共：晶體管