第八章波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換111

1、主講：物理與電子工程學(xué)院周 功 明(8-2)(1-2)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage8.1 8.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 8.2 8.2 電壓比較器電壓比較器 8.3 8.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路 8.4 8.4 利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的信號轉(zhuǎn)換電路利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的信號轉(zhuǎn)換電路 8.5 8.5 鎖相環(huán)及其在信號轉(zhuǎn)換電路中的應(yīng)用鎖相環(huán)及其在信號轉(zhuǎn)換電路中的應(yīng)用第八章波形的發(fā)生和第八章波形的發(fā)生和變換電路變換電路 本章本章主要講述正弦波振蕩電路、非正弦波發(fā)主要講述正弦波振蕩電路、非正弦波發(fā)生電路、

2、波形轉(zhuǎn)換和信號轉(zhuǎn)換電路等。生電路、波形轉(zhuǎn)換和信號轉(zhuǎn)換電路等。重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握正弦波振蕩的平衡條件，并能夠依據(jù)相位平衡條正弦波振蕩的平衡條件，并能夠依據(jù)相位平衡條件正確判斷電路是否可能產(chǎn)生振蕩；掌握單限、件正確判斷電路是否可能產(chǎn)生振蕩；掌握單限、滯回比較器的工作原理和傳輸特性；滯回比較器的工作原理和傳輸特性；正確理解由正確理解由集成運(yùn)放構(gòu)成的矩形波、三角波和鋸齒波發(fā)生電集成運(yùn)放構(gòu)成的矩形波、三角波和鋸齒波發(fā)生電路的工作原理、波形和參數(shù)；了解信號轉(zhuǎn)換電路路的工作原理、波形和參數(shù)；了解信號轉(zhuǎn)換電路的工作原理。的工作原理。Home內(nèi)容簡介 教學(xué)要求教學(xué)要求一一. .重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：重點(diǎn)掌握的內(nèi)容： 1

3、.1.產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件和幅度平產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件和幅度平衡條件；衡條件； 2.RC2.RC文氏橋振蕩電路的特點(diǎn)、起振條件以及文氏橋振蕩電路的特點(diǎn)、起振條件以及振蕩頻率的估算；振蕩頻率的估算； 3.3.判斷變壓器耦合、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)判斷變壓器耦合、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足振蕩的相位平衡條件。式振蕩電路是否滿足振蕩的相位平衡條件。二、一般掌握的內(nèi)容二、一般掌握的內(nèi)容 1.RC文氏橋振蕩電路的選頻特性；文氏橋振蕩電路的選頻特性； 2.變壓器耦合、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式正弦波振變壓器耦合、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路振蕩頻率的估算；蕩電路振蕩頻率的估算

4、； 3.各種正弦波振蕩電路的特點(diǎn)，根據(jù)要求選擇合適各種正弦波振蕩電路的特點(diǎn)，根據(jù)要求選擇合適的振蕩電路。的振蕩電路。三、一般了解的內(nèi)容三、一般了解的內(nèi)容 1.RC文氏橋正弦波振蕩電路幅度穩(wěn)定的措施；文氏橋正弦波振蕩電路幅度穩(wěn)定的措施； 2.石英晶體振蕩電路的工作原理及特點(diǎn)；石英晶體振蕩電路的工作原理及特點(diǎn)； 3.非正弦波振蕩電路的工作原理。非正弦波振蕩電路的工作原理。(8-6)(1-6)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage8.1.1概述概述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

5、路才能產(chǎn)生自激振蕩?；痉糯蠡痉糯?電路電路Ao 反饋電路反饋電路 F iX+ dXoXfX8.1正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路(8-7)(1-7)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage8.1.1概述概述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。基本放大基本放大 電路電路Ao 反饋電路反饋電路 F iX+ dXoXfX8.1正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路(8-8)(1-8)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoI

6、mageNoImage一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件fidofdooXXXXFXXAXFAAXXAooioF1基本放大基本放大 電路電路Ao 反饋電路反饋電路 F iX+ dXoXfX(8-9)(1-9)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件fidofdooXXXXFXXAXFAAXXAooioF1基本放大基本放大 電路電路Ao 反饋電路反饋電路 F iX+ dXoXfX(8-10)(1-10)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信

7、號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImageFAAAooF1如果：如果：FoAFA:01則(1)正反饋?zhàn)銐驈?qiáng)正反饋?zhàn)銐驈?qiáng),輸入信號為輸入信號為0時(shí)仍有信號輸出，時(shí)仍有信號輸出，這就是產(chǎn)生了自激振蕩。這就是產(chǎn)生了自激振蕩。(2)要獲得非正弦自激振蕩要獲得非正弦自激振蕩,反饋回路中必須有反饋回路中必須有RC積分電路。例如：前面介紹的方波發(fā)生積分電路。例如：前面介紹的方波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、鋸齒波發(fā)生器等。器、三角波發(fā)生器、鋸齒波發(fā)生器等。)()(FA、(3)要獲得正弦自激振蕩要獲得正弦自激振蕩,反饋回路中必須有選頻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)寫成：電路。所以將

8、放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫成：(8-11)(1-11)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1)()(FA因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篈AA|)(FFF|)(所以，自激振蕩條件也可以寫成：所以，自激振蕩條件也可以寫成：（1）振幅條件：）振幅條件：1|AF（2）相位條件：）相位條件：nFA2n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調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到?？梢酝ㄟ^調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。(8-12)(1-12)NoImageNoIm

9、age第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1)()(FA因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篈AA|)(FFF|)(所以，自激振蕩條件也可以寫成：所以，自激振蕩條件也可以寫成：（1）振幅條件：）振幅條件：1|AF（2）相位條件：）相位條件：nFA2n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調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到?？梢酝ㄟ^調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。(8-13)(1-13)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換No

10、ImageNoImage問題問題2：如何穩(wěn)幅？如何穩(wěn)幅？ 起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這時(shí)若時(shí)若|AF|仍大于仍大于1，則輸出將會(huì)飽和失真。，則輸出將會(huì)飽和失真。達(dá)到需要的幅值后，將參數(shù)調(diào)整為達(dá)到需要的幅值后，將參數(shù)調(diào)整為AF=1，即可穩(wěn)幅。即可穩(wěn)幅。具體方法將在后面具體電路中介紹。具體方法將在后面具體電路中介紹。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)，二二.起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：起振條件：結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩1|FA（略大于）（略大于）1 1、被動(dòng)

11、穩(wěn)幅：、被動(dòng)穩(wěn)幅：器件非線性器件非線性2 2、主動(dòng)穩(wěn)幅：、主動(dòng)穩(wěn)幅：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)放大電路的放大電路的增益。增益。穩(wěn)幅過程：穩(wěn)幅過程：起振時(shí)，起振時(shí)，1|FA穩(wěn)定振蕩時(shí)，穩(wěn)定振蕩時(shí)，1|FA穩(wěn)幅措施：穩(wěn)幅措施：起振過程起振過程Xdof基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXX(8-15)(1-15)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage二、正弦波振蕩電路的組成及分類二、正弦波振蕩電路的組成及分類(1)放大電路放大電路:保證電路能夠有從起振到動(dòng)態(tài)平衡的

12、過程保證電路能夠有從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過程,使電路獲得一定幅值的輸出量使電路獲得一定幅值的輸出量,實(shí)現(xiàn)能量的控制。實(shí)現(xiàn)能量的控制。 1.正弦波振蕩電路必須由以下四個(gè)部分組成正弦波振蕩電路必須由以下四個(gè)部分組成:(2)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò):確定電路的振蕩頻率確定電路的振蕩頻率,使電路產(chǎn)生單一使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩頻率的振蕩,即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。 (3)正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò):引人正反饋引人正反饋,使放大電路的輸入信號等使放大電路的輸入信號等于反饋信號于反饋信號。 (4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):也就是非線性環(huán)節(jié)也就是非線性環(huán)節(jié),作用是使輸出作用是使輸出 信號幅信號幅值穩(wěn)定。值穩(wěn)

13、定。 2、正弦波振蕩電路的分類：、正弦波振蕩電路的分類：選頻網(wǎng)絡(luò)組成：選頻網(wǎng)絡(luò)組成：R、C 和和L、C 正弦波振蕩器命名正弦波振蕩器命名RCLC（石英晶體）（石英晶體）低頻低頻高頻高頻1MHZ以下以下1MHZ以上以上振蕩頻率非常振蕩頻率非常穩(wěn)定穩(wěn)定(8-17)(1-17)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage2.正弦波振蕩電路的分類正弦波振蕩電路的分類: 正弦波振蕩電路常用正弦波振蕩電路常用選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件來命名所用元件來命名,分為分為RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路和和石石

14、英晶體正弦波振蕩電路英晶體正弦波振蕩電路三種類型。三種類型。 RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較低正弦波振蕩電路的振蕩頻率較低,一般在一般在1MHz以下以下;LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率多在正弦波振蕩電路的振蕩頻率多在1MHz以上以上;石英晶體正弦波振蕩電路也可等效為石英晶體正弦波振蕩電路也可等效為LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路,其特點(diǎn)是振蕩頻率非常穩(wěn)定。其特點(diǎn)是振蕩頻率非常穩(wěn)定。 三、判斷能否產(chǎn)生正弦波振蕩：三、判斷能否產(chǎn)生正弦波振蕩：1.觀察電路是否包含了觀察電路是否包含了四個(gè)主要部分四個(gè)主要部分。 2.檢查放大電路是否工作在檢查放大電路是否工作在放大狀態(tài)放大狀態(tài)。三極管放大電。三極管放大電

15、路必須有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；集成運(yùn)放應(yīng)有負(fù)反饋，路必須有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；集成運(yùn)放應(yīng)有負(fù)反饋，使其工作在線性區(qū)。使其工作在線性區(qū)。 3.利用瞬時(shí)極性法判斷選頻或反饋網(wǎng)絡(luò)是否引入了利用瞬時(shí)極性法判斷選頻或反饋網(wǎng)絡(luò)是否引入了正正反饋反饋，即滿足，即滿足相位平衡條件相位平衡條件。 4.檢查是否滿足檢查是否滿足幅度平衡和起振條件幅度平衡和起振條件，尤其是起振條，尤其是起振條件。件。8.1.2RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.1.2.1RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路電路組成：電路組成：放大電路放大電路 集成運(yùn)放集成運(yùn)放 A ；選頻與正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻與正反饋網(wǎng)絡(luò) R、C 串并聯(lián)電路；串并聯(lián)電路

16、；穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié) RF 與與 R 組成的負(fù)反饋電路。組成的負(fù)反饋電路。圖圖 8.2.1圖圖 8.1.2一、一、RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性Z1Z2)1)1(1111122112212211222212CRCRCCRRCRCRCRRUUF j(j1jjf取取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令，令 RC10 則：則： )j(3100 F得得 RC 串并聯(lián)電路的幅串并聯(lián)電路的幅頻特性為：頻特性為：2002)(31 F3arctg00F 相頻特性為：相頻特性為：時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)RC10 31 F最大，最大， F = 0。 0 0 F0 F 01/3+90- -9

17、0圖圖 8.1.3二、振蕩頻率與起振條件二、振蕩頻率與起振條件1. 振蕩頻率振蕩頻率RCf 2102. 起振條件起振條件1 FAf = f0 時(shí)，時(shí)，31 F由振蕩條件知：由振蕩條件知：所以起振條件為：所以起振條件為：3 A同相比例運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)為同相比例運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)為RRAu Ff1即要求：即要求：RR 2F三、振蕩電路中的負(fù)反饋三、振蕩電路中的負(fù)反饋引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，改善振蕩電路的輸出波形，提高帶負(fù)載能力。改善振蕩電路的輸出波形，提高帶負(fù)載能力。反饋系數(shù)反饋系數(shù)RRRF F改變改變 RF，可改變反饋深度。，

18、可改變反饋深度。增加負(fù)反饋深度，并且滿足增加負(fù)反饋深度，并且滿足3 A則電路可以起振，并產(chǎn)生比較穩(wěn)定而失真較小的正則電路可以起振，并產(chǎn)生比較穩(wěn)定而失真較小的正弦波信號。弦波信號。采用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻采用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 RT 代替反饋電阻代替反饋電阻 RF ，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅。，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅。RT圖圖 8.2.4(8-24)(1-24)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage8.1.2 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 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振振

19、蕩電路，可選用的蕩電路，可選用的RC選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里只介選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里只介紹紹文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路。R1 C1 R2 C2 iUoU四、四、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)（串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)（R1與與R2不等）不等）(8-25)(1-25)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage)1()1(112211221CRCRjCCRRUUio 1221212CRfCRfoo 時(shí)，相移為時(shí)，相移為0 0。R1 C1 R2 C2 iUoU(8-26)(1-26)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波

20、形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage212121CCRRfo如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：，則：RCfo21)(31ffffjUUooio )(ffffarctgoo 31 22)(31ffffUUooio 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：相頻特性：相頻特性：幅頻特性：幅頻特性：fo f ioUU31+90 90 f 0(8-27)(1-27)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage五、五、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路0A所以，要滿足相位所以，要滿足相位條件，只有在條件，只有在fo處處0F

21、因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?AF122RR uo _+ + R2 RCRCR1 121RRA31112FRRARC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路例題例題: :R=1k=1k ，C=0.1=0.1 F F，R1 1=10k=10k 。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f0 0= =？ AF=1，31F11fRRAA=3Rf=2R1=2 10=20k k RCf210=1592 Hz起振條件：起振條件：uRf1RRRCCufA+o(8-30)(1-30)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoIm

22、ageNoImage能自行啟動(dòng)的電路（能自行啟動(dòng)的電路（1）uo t RT A 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 熱敏電阻熱敏電阻起振時(shí)，起振時(shí)，RT略大于略大于2R1，使使|AF|1，以便起振；，以便起振；_+ + RT RCRCR1 t uo起振后，起振后，uo逐漸增大則逐漸增大則RT逐漸減小，使得輸出逐漸減小，使得輸出uo為某值時(shí)，為某值時(shí)，|AF|=1，從而穩(wěn)幅。從而穩(wěn)幅。(8-31)(1-31)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage能自行啟動(dòng)的電路（能自行啟動(dòng)的電路（2）R22為一小電阻，為一小電阻，使使(R21+R22)略大

23、于略大于2R1，|AF|1，以，以便起振；便起振；_+ + R21 RCCR1 R22 D1D2隨著隨著uo的增加，的增加，R22逐漸被短接，逐漸被短接，A自動(dòng)自動(dòng)下降到使下降到使|AF|=1，使，使得輸出得輸出uo穩(wěn)定在某值。穩(wěn)定在某值。(8-32)(1-32)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage輸出頻率的調(diào)整：輸出頻率的調(diào)整：RCfo21通過調(diào)整通過調(diào)整R或或/和和C來調(diào)整頻率。來調(diào)整頻率。_+ + RF uo R C CR K K R1R1R2R2R3R3C：雙聯(lián)可調(diào)電：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變?nèi)荩淖僀，用于細(xì)調(diào)

24、振用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。蕩頻率。 K：雙聯(lián)波段開：雙聯(lián)波段開關(guān)，切換關(guān)，切換R，用于粗調(diào)振用于粗調(diào)振蕩頻率。蕩頻率。六、振蕩頻率可調(diào)的六、振蕩頻率可調(diào)的RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(8-33)(1-33)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage電子琴的振蕩電路：電子琴的振蕩電路：2121RRCfo_+ + RF1 uo R1 CCRD1 D1 RF2 R28 R27 R26 R25 R24 R23 R22 R21 能自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路能自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)）負(fù)溫度系數(shù)）起振

25、時(shí)起振時(shí)Rt較大較大 使使A3,易起振。易起振。 當(dāng)當(dāng)uo幅度自激幅度自激增長時(shí)，增長時(shí)， Rt減減小，小，A減小。減小。 當(dāng)當(dāng)uo幅度達(dá)某幅度達(dá)某一值時(shí)，一值時(shí)， A3。 當(dāng)當(dāng)uo進(jìn)一步增進(jìn)一步增大時(shí)，大時(shí)， RT再減再減小小 ,使使A 12 R圖圖 8.2.64、雙、雙 T 選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路振蕩頻率約為：振蕩頻率約為：RCf510 當(dāng)當(dāng) f = f0 時(shí)，雙時(shí)，雙 T 網(wǎng)絡(luò)的相移為網(wǎng)絡(luò)的相移為 F = 180；反相比反相比例運(yùn)放的相移例運(yùn)放的相移 A = 180，因此滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相，因此滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件。位平衡條件。如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時(shí)

26、滿足振幅平如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時(shí)滿足振幅平衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。圖圖 8.2.8三種三種 RC 振蕩電路的比較振蕩電路的比較名稱名稱RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路移相式振蕩電路移相式振蕩電路雙雙 T 網(wǎng)絡(luò)選頻振蕩電路網(wǎng)絡(luò)選頻振蕩電路電路電路形式形式振蕩振蕩頻率頻率起振起振條件條件電路特電路特點(diǎn)及應(yīng)點(diǎn)及應(yīng)用場合用場合可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅電頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅電路，容易得到良好的振蕩波路，容易得到良好的振蕩波形。形。電路簡單，經(jīng)濟(jì)電路簡單，經(jīng)濟(jì)方便，適用于波形要方便，適用于波形要求不高的輕便測試設(shè)

27、求不高的輕便測試設(shè)備中。備中。選頻特性好，適用于選頻特性好，適用于產(chǎn)生單一頻率的振蕩波形。產(chǎn)生單一頻率的振蕩波形。RCf 2103 ARCf 3210RCf510 1 23 FARR，RR12F (8-47)(1-47)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage8.1.3 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 LC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，所以一般用分立元件組成放大電路。本節(jié)只對以一般用分立元件組成

28、放大電路。本節(jié)只對LC振振蕩電路做一簡單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判別。蕩電路做一簡單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判別。 一、一、LC諧振回路的頻率特性諧振回路的頻率特性(8-48)(1-48)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImageLCo1RCLZoiCLQIIIRLQoLCfo21諧振時(shí)回路電流諧振時(shí)回路電流比總電流大的多，比總電流大的多，外界對諧振回路外界對諧振回路的影響可以忽略！的影響可以忽略！CLRiUILI(8-49)(1-49)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的

29、轉(zhuǎn)換NoImageNoImage由由LC諧振回路構(gòu)成的選頻放大電路：諧振回路構(gòu)成的選頻放大電路：互感線圈的極性判別互感線圈的極性判別1234初級線圈初級線圈次級線圈次級線圈同名端同名端1234+ 在在LC振蕩器中，反饋信號通振蕩器中，反饋信號通過互感線圈引出過互感線圈引出-+uiLCfu同名端：同名端：判斷是否是滿足判斷是否是滿足相位條件相位條件相相位平衡法：位平衡法：+ccVRb1Rb2eRUfCbo1L2LCU 斷開反饋到放大斷開反饋到放大器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)在輸入端加入一正極在輸入端加入一正極性的信號，用瞬時(shí)極性的信號，用瞬時(shí)極性法判定反饋信號的性法判定反饋信號的極性。若

30、反饋信號與極性。若反饋信號與輸入信號同相，則滿輸入信號同相，則滿足相位條件；否則不足相位條件；否則不滿足。滿足。(+)(-)(+)(+)(+)(+)(+)LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件Vb221eLCeccCbb1RRRLC（+）（+）（）（+） LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例振蕩頻率振蕩頻率:（）LCf210滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件VRReb1ccLCCeC2RcC1Rb2(a)(b)(c)例例 有以下三個(gè)變壓器反饋式的電路，試分有以下三個(gè)變壓器反饋式的電路，試分析能否滿足相位平衡條件？析能否滿足相位平衡條件？都能滿足相位平衡條件都能滿足相

31、位平衡條件(8-55)(1-55)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage二、變壓器反饋式振蕩電路二、變壓器反饋式振蕩電路1.工作原理工作原理圖8.1.13 在選頻放大電路中引正反饋 (8-56)(1-56)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage變壓器反饋式振蕩電路：變壓器反饋式振蕩電路：圖8.1.14 變壓器反饋式振蕩電路 (8-57)(1-57)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoI

32、mageNoImage變壓器反饋式振蕩電路的交流通路：變壓器反饋式振蕩電路的交流通路：圖8.1.15 變壓器反饋式振蕩 電路的交流通路 (8-58)(1-58)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage2.振蕩頻率及起振條件振蕩頻率及起振條件變壓器反饋式振蕩電路的交流等效電路：變壓器反饋式振蕩電路的交流等效電路：圖8.1.16變壓器反饋式振蕩電路的交流等效電路 (8-59)(1-59)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage振蕩頻率及起振條件的分

33、析：振蕩頻率及起振條件的分析：211)(IMjILjRUo 變壓器原邊變壓器原邊變壓器副邊變壓器副邊212LjRIMjIi 整理可得整理可得11)(ILjRUo 其中其中222222211222222LLRMLLRLRMRRiii (8-60)(1-60)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage其品質(zhì)因數(shù)其品質(zhì)因數(shù)CLRQ11 當(dāng)當(dāng)Q1時(shí)，振蕩頻率為時(shí)，振蕩頻率為CLf1021 beibcrUQIQIQI 1iiiffRLjRIMjRIU 2010 iRL 20 beifrUMQIMU 010 (8-61)(1-61)

34、NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage根據(jù)根據(jù)1 ifofioUUUUUUFAMQrbe0 得得MCRrbe 3.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)（1）易于起振）易于起振 （2）輸出電壓失真?。┹敵鲭妷菏д嫘?（3）應(yīng)用范圍廣）應(yīng)用范圍廣 （4）耦合不緊、損耗大、振蕩頻率穩(wěn)定性不高）耦合不緊、損耗大、振蕩頻率穩(wěn)定性不高(8-62)(1-62)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage三、電感反饋式振蕩電路三、電感反饋式振蕩電路1.電路組成電路組成圖圖8.1.17電

35、感反饋式振蕩電路電感反饋式振蕩電路 2.工作原理工作原理(8-63)(1-63)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage圖圖8.1.18電感反饋式振蕩電路的交流通路電感反饋式振蕩電路的交流通路 (8-64)(1-64)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage例：例：正反饋正反饋頻率由頻率由C、L1、L2諧振網(wǎng)諧振網(wǎng)絡(luò)決定。絡(luò)決定。+UCC C C1 L1 L2 C2uL1uL2uC 設(shè)設(shè)uB uC uD uB uL2 ube uL1 D(8-6

36、5)(1-65)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage3.振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件圖圖8.1.19電感反饋式振蕩電路的交流等效電路電感反饋式振蕩電路的交流等效電路 (8-66)(1-66)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImageCMLLf)2(21210 振蕩頻率振蕩頻率反饋系數(shù)反饋系數(shù)MLMLMjLjMjLjUUFof 1212 2FRRii iLLRRR /beLurRA (8-67)(1-67)NoImageNoImage第

37、第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage根據(jù)根據(jù)1FA得起振條件得起振條件LbeRrMLML21通常應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定通常應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定N2與與N1的比值，一般在的比值，一般在1/81/4之間。之間。4.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)（1）耦合緊、振幅大；）耦合緊、振幅大； （2）頻率調(diào)節(jié)范圍寬；）頻率調(diào)節(jié)范圍寬； （3）輸出波形中含有高次諧波。）輸出波形中含有高次諧波。(8-68)(1-68)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage四、電容反饋式振蕩電路四、電容反饋式振蕩電路1.電路組成電路組

38、成2.工作原理工作原理圖8.1.20電容反饋式振蕩電路 (8-69)(1-69)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage正反饋正反饋設(shè)設(shè)uB uC uC1 uC2 uB 頻率由頻率由L、C1、C2組成的諧振網(wǎng)絡(luò)決定。組成的諧振網(wǎng)絡(luò)決定。+UCC C1 L C2 ABC+ +uLuC1 dtduCdtduCiCC2211uC1減小時(shí)，減小時(shí)，uC2如何變化？如何變化？設(shè)設(shè)L、C1、C2組成的諧振網(wǎng)組成的諧振網(wǎng)絡(luò)中的電流為絡(luò)中的電流為i，則，則ii(8-70)(1-70)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)

39、生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage3.振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件2121021CCCCLf 振蕩頻率振蕩頻率反饋系數(shù)反饋系數(shù)21CCUUFof 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)beLiourRUUA 2/FRRRicL (8-71)(1-71)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage起振條件起振條件LbeRrCC12優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)（1）輸出波形中高次諧波少，波形好；）輸出波形中高次諧波少，波形好； （2）頻率調(diào)節(jié)不太方便；）頻率調(diào)節(jié)不太方便； （3）頻率穩(wěn)定度受極間電容影響較大。）頻率穩(wěn)定

40、度受極間電容影響較大。(8-72)(1-72)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage起振條件起振條件LbeRrCC12優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)（1）輸出波形中高次諧波少，波形好；）輸出波形中高次諧波少，波形好； （2）頻率調(diào)節(jié)不太方便；）頻率調(diào)節(jié)不太方便； （3）頻率穩(wěn)定度受極間電容影響較大。）頻率穩(wěn)定度受極間電容影響較大。(8-73)(1-73)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage回路總電容回路總電容(C3C1，C3C2)332111111CCCC

41、C振蕩器的振蕩頻率為振蕩器的振蕩頻率為302121LCLCf振蕩頻率高于振蕩頻率高于100MHz時(shí)，應(yīng)采用共基放大電路時(shí)，應(yīng)采用共基放大電路 (8-74)(1-74)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage圖8.1.23采用共基放大電路的電容反饋式振蕩電路 (8-75)(1-75)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage（2）席勒）席勒(Siler)振蕩器振蕩器 (8-76)(1-76)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信

42、號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage4343211111CCCCCCC)(2121430CCLLCf振蕩器的振蕩頻率為振蕩器的振蕩頻率為回路總電容回路總電容例例：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。位平衡條件。V21CCL+A+RRuo1Rf（ +）（ +）（ -）滿足相位滿足相位平衡條件平衡條件(8-78)(1-78)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage8.1.4石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路 一、石英晶體的特點(diǎn)一、石英晶體

43、的特點(diǎn)(8-79)(1-79)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage(8-80)(1-80)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage壓電效應(yīng)當(dāng)晶體受外力作用而形變（如伸縮、壓電效應(yīng)當(dāng)晶體受外力作用而形變（如伸縮、切變、扭曲等）時(shí)，就在它對應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、切變、扭曲等）時(shí)，就在它對應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓。負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓。2.石英晶體的等效電路和振蕩頻率石英晶體的等效電路和振蕩頻率反壓電效應(yīng)當(dāng)在晶體兩端面加電壓時(shí)，晶體反壓電效

44、應(yīng)當(dāng)在晶體兩端面加電壓時(shí)，晶體又會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變。若電壓為交變電壓，則晶體又會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變。若電壓為交變電壓，則晶體就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)（且具有一固有諧振頻就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)（且具有一固有諧振頻率），同時(shí)會(huì)有電流流過晶體。率），同時(shí)會(huì)有電流流過晶體。1.壓電效應(yīng)和壓電振蕩壓電效應(yīng)和壓電振蕩(8-81)(1-81)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage(a)諧振頻率附近的等效電路諧振頻率附近的等效電路;(b)頻率特性曲線頻率特性曲線圖圖8.1.28石英晶體的等效電路及其頻率特性石英晶體的等效電路及其頻率特性 3. 石英

45、晶體的等效電路與頻率特性石英晶體的等效電路與頻率特性等效電路：等效電路：uu石英晶體uuLCCoR靜電電容（平靜電電容（平行板電容）約行板電容）約幾幾幾十皮法幾十皮法模擬晶體機(jī)模擬晶體機(jī)械振動(dòng)慣性械振動(dòng)慣性1010-3 -31010-2 -2H H晶體彈性電容晶體彈性電容1010-4 -41010-1 -1pFpF模擬機(jī)械振動(dòng)摩模擬機(jī)械振動(dòng)摩擦損耗，很小擦損耗，很小又因加工精度很高，所以能獲得很高的頻率穩(wěn)定度。又因加工精度很高，所以能獲得很高的頻率穩(wěn)定度。因因L L大，大，C C、R R小，則小，則 很很大大CLRQ1 (8-83)(1-83)NoImageNoImage第第8 8章章 波形的

46、發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換NoImageNoImage000011212121CCfCCLCCCCCLfLCfSpS6410101CLRQ品質(zhì)因數(shù)為品質(zhì)因數(shù)為頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度111086010101010或ff串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率為串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率為二二. 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成LC振蕩電路。振蕩電路。1. 并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器 石英晶體工作在石英晶體工作在fs s與與fp p之間，之間，相當(dāng)一個(gè)大電感相當(dāng)一個(gè)大電感，與，與C C1 1、C C2 2組成電容三點(diǎn)

47、式振蕩器。由于石英晶體的組成電容三點(diǎn)式振蕩器。由于石英晶體的Q值很高，可達(dá)到幾值很高，可達(dá)到幾千以上，所以電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。千以上，所以電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。+A+CC12Cs石英晶體+A+CC12LCsfX感性感性0fsfp容性容性容性容性2. 串聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器 石英晶體工作在石英晶體工作在fs s處，處，呈電阻性，而且阻抗最小，正反饋呈電阻性，而且阻抗最小，正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相移為零最強(qiáng)，相移為零, ,滿足振蕩的相位平衡條件。滿足振蕩的相位平衡條件。 對于對于f fs s以外的頻率，石英晶體阻抗增大以外的頻率，石英晶體阻抗增大, ,且相移不為零

48、，不且相移不為零，不滿足振蕩條件，電路不振蕩。滿足振蕩條件，電路不振蕩。 U+VRRRRebbe122C(+)(+)石英晶體.oCC1(+)RRb1c(+)fX感性感性0fsfp容性容性容性容性思考：思考：下圖的振蕩電路能否產(chǎn)生振蕩，若產(chǎn)生振蕩下圖的振蕩電路能否產(chǎn)生振蕩，若產(chǎn)生振蕩, ,石英晶體處于何種狀態(tài)？石英晶體處于何種狀態(tài)？VbecRccReb1Rb2CCRCC石英晶體128.5 8.5 電壓比較器電壓比較器 將一個(gè)模擬電壓信號與一將一個(gè)模擬電壓信號與一參考電壓參考電壓相比較，輸相比較，輸出一定的高低電平。出一定的高低電平。功能：功能：構(gòu)成：構(gòu)成：運(yùn)放組成的電路處于運(yùn)放組成的電路處于非線

49、性狀態(tài)非線性狀態(tài)，輸出與輸入，輸出與輸入的關(guān)系的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。是非線性函數(shù)。uuu-+ui+OA+uoui0+UOM-UOM1. 1. 運(yùn)放工作在運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)非線性狀態(tài)的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法2. 2. 運(yùn)放工作在運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)非線性狀態(tài)的分析方法：的分析方法： 若若U+U- 則則UO=+UOM； 若若U+U- 則則UO=-UOM。 虛斷（運(yùn)放輸入端電流虛斷（運(yùn)放輸入端電流=0） 注意：此時(shí)注意：此時(shí)不能用虛短！不能用虛短！uuu-+ui+OA+uoui0+UO

50、M-UOMuoui0+UOM-UOM1. 過零比較器過零比較器: （門限電平（門限電平=0）uoui0+UOM-UOM一一. .單門限電壓比較器單門限電壓比較器uuu-+ui+OA+uu-u+iOu+Atuituo+Uom-Uom例題：利用電壓比例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)檩^器將正弦波變?yōu)榉讲?。方波。uuu-+ui+OA+2. 單門限比較器（與參考電壓比較）單門限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓為參考電壓當(dāng)當(dāng)ui UREF時(shí)時(shí) , uo = +Uom當(dāng)當(dāng)ui UREF時(shí)時(shí) , uo = -Uom 運(yùn)放處于運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)開環(huán)狀態(tài)uuU+i-uuA

51、OREFuoui0+Uom-UomUREF當(dāng)當(dāng)ui UREF時(shí)時(shí) , uo = -Uom 若若ui從反相端輸入從反相端輸入uuU+i-uuAOREF+-uoui0+UZ-UZ（1）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓忽略了忽略了UD3. 限幅電路限幅電路使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值uuZ+O+-AuZ+DuRi當(dāng)當(dāng)ui 0時(shí)時(shí) , uo = +UZ當(dāng)當(dāng)ui 0時(shí)時(shí) , uo = -UZ當(dāng)當(dāng)ui 0時(shí)時(shí) , uo = +UZ 二二. 遲滯比較器遲滯比較器1.工作原理工作原理兩個(gè)門限電壓。兩個(gè)門限電壓。特點(diǎn)特點(diǎn):電路中使用正反饋電路中使用正反饋運(yùn)放工作在非線性區(qū)。運(yùn)放

52、工作在非線性區(qū)。（1）當(dāng)）當(dāng)uo =+UZ時(shí)，時(shí)，（2）當(dāng)）當(dāng)uo =-UZ時(shí)，時(shí)，REFZURRRURRRUu2ff2f2T REFZURRRURRRUuf2ff22T UT+稱上門限電壓稱上門限電壓UT-稱下門限電壓稱下門限電壓(UT+- UT- )稱為回差電壓稱為回差電壓uuuA+R-Zu+DO+fuRZiREFR1R2遲滯比較器的電壓傳輸特性：遲滯比較器的電壓傳輸特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-設(shè)設(shè)ui , 當(dāng)當(dāng)ui = UT+時(shí)時(shí), uo從從+UZ -UZuuuA+R-Zu+DO+fuRZiREFR1R2同相滯回比同相滯回比較器電壓傳較器電壓傳輸特性輸特性反相滯回比反相滯回比

53、較器電壓傳較器電壓傳輸特性輸特性從運(yùn)放的反相從運(yùn)放的反相輸入端輸入輸入端輸入從運(yùn)放的同相從運(yùn)放的同相輸入端輸入輸入端輸入例題：例題：Rf=10k ，R2=10k ，UZ=6V， UREF=10V。當(dāng)輸入當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫為如圖所示的波形時(shí)，畫 出輸出出輸出uo的波形。的波形。上下限電壓：上下限電壓：V82ff2f2T REFZURRRURRRUV22ff2f2T REFZURRRURRRUuoui08V2V傳輸特性傳輸特性+6V-6VuuuA+R-Zu+DO+fuRZiREFR1R22V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V傳輸特性傳輸特性+6V-6VuuuA+R-Zu+DO

54、+fuRZiREFR1R2三、窗口電壓比較器三、窗口電壓比較器 時(shí)時(shí),V,VO1O1=V=VO2O2=V=VOLOL，V VO O=0=0；由此畫出電壓傳輸特性如圖所示。由此畫出電壓傳輸特性如圖所示。電路有兩個(gè)參考電壓電路有兩個(gè)參考電壓V VRHRH和和V VRLRL，當(dāng)當(dāng) V VRHRH時(shí)，時(shí)，V VO1O1=V=VOHOH，V VO2O2=V=VOLOL，V VO O=V=VOHOH；當(dāng)當(dāng) V VRLRL時(shí)，時(shí)，V VO1O1=V=VOLOL，V VO2O2=V=VOHOH，V VO O=V=VOHOH；當(dāng)當(dāng) SvSvRHSRLVvV 1oV2oVRHVRLVRLRHVV 令令1RV2RV

55、三態(tài)電壓比較器三態(tài)電壓比較器21RRVV 令令1oV2oVoLooRSVVVVv 212,D2導(dǎo)，導(dǎo)，D1截，截，OLoVv oHooRSVVVVv 211,D2截，截，D1導(dǎo)，導(dǎo)，OHoVv 21RSRVvV D2截，截，D1截，截，0 ov四、集成比較器四、集成比較器1. LM3111. LM311型集成比較器型集成比較器特點(diǎn)：特點(diǎn)：電源電壓可以單組電源電壓可以單組+5V+5V，也可，也可15V15V，適應(yīng)，適應(yīng)范圍寬；輸出與范圍寬；輸出與TTLTTL或或CMOSCMOS平兼容；可以直接驅(qū)平兼容；可以直接驅(qū)動(dòng)多種負(fù)載（燈泡、繼電器等）。動(dòng)多種負(fù)載（燈泡、繼電器等）。LM311LM311的幾

56、種實(shí)際連接的幾種實(shí)際連接集電極輸集電極輸出連接出連接集電極輸集電極輸出連接出連接發(fā)射極輸發(fā)射極輸出連接出連接2. MC145742. MC14574（CMOSCMOS）集成四電壓比較器）集成四電壓比較器MC14574MC14574比較器比較器電路原理圖電路原理圖MC14574MC14574比較器比較器引腳排列圖引腳排列圖1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)由滯回比較電路和由滯回比較電路和RC定時(shí)電路構(gòu)成定時(shí)電路構(gòu)成ZURRRUf11T ZURRRUf11T 上下限上下限:8.6 8.6 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路u+A+-u+u1RfRZRZDORCuC一、方波（矩形波）發(fā)生器一、方波（矩形波）發(fā)生器2

57、.工作原理：工作原理：(1) 設(shè)設(shè) uo = + UZ , 此時(shí)，此時(shí)，uO給給C 充電充電, uc ，則：則：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦一旦 uc UT+ , 就有就有 u- u+ , uo 立即由立即由UZ變成變成UZ 。在在 uc UT+ 時(shí)，時(shí)，u- u+ , 設(shè)設(shè)uC初始值初始值uC(0+)= 0方波發(fā)生器方波發(fā)生器uo保持保持+UZ不變不變+UZu+A+-u+u1RfRZRZDORCuC此時(shí)，此時(shí)，C向向u uO O放電放電, ,再反向充電再反向充電(2) 當(dāng)當(dāng)uo = -UZ 時(shí)，時(shí)，u+=UT-uc達(dá)到達(dá)到UT-時(shí)，時(shí)，uo上跳。上跳。UT+uctUT-

58、當(dāng)當(dāng)uo 重新回到重新回到UZ 后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化。后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化。-UZu+A+-u+u1RfRZRZDORCuC0tuo+UZ-UZ0UT+uctUT-+UZuo0t - UZT完整的波形：完整的波形：如何計(jì)算振蕩周期如何計(jì)算振蕩周期T？u+A+-u+u1RfRZRZDORCuC周期與頻率的計(jì)算：周期與頻率的計(jì)算：0 UT+uct UT- +UZ -UZT1T2TT= T1 + T2 =2 T2 uc(t)=UC ( )+ UC (0+) -UC ( ) e , =RC-t T1階段階段uc(t)的過渡過程方程為的過渡過程方程為:u+A+-u+u1RfRZR

59、ZDORCuC令令t=0t=T/2 TCUU)0(ZCUU )( TCUTU)2/(RCTZTZeUUU2/)( 周期與頻率的計(jì)算：周期與頻率的計(jì)算：0 UT+uct UT- +UZ -UZT1T2Tu+A+-u+u1RfRZRZDORCuC令令t=0t=T/2 TCUTU)2/(RCTZTZeUUU2/)( ZURRRUf11T ZURRRUf11T )21ln(2f1RRRCT 代如可推出代如可推出:f = 1/T3 3、占空比可調(diào)的方波發(fā)生器占空比可調(diào)的方波發(fā)生器UZuo0t- UZ 改變電位器改變電位器 RW 的滑動(dòng)端，就改變了沖放電的的滑動(dòng)端，就改變了沖放電的時(shí)間，從而使方波的占空比

60、可調(diào)。時(shí)間，從而使方波的占空比可調(diào)。u+A+-u+u1RfRZRZD1D2DORWRCuCTkTTTk 占占空空比比CRRW)(311 CRRW)(322 )21ln(2111RRT )21ln(2122RRT )21ln()2(21321RRCRRTTTW 33112RRRRTTWW 可見：調(diào)節(jié)電位器可改變占空比，不可改變周期。可見：調(diào)節(jié)電位器可改變占空比，不可改變周期。二、三角波及鋸齒波信號發(fā)生器二、三角波及鋸齒波信號發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)：遲滯比較器電路結(jié)構(gòu)：遲滯比較器+反相積分器反相積分器1. 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器u+R+A1+RZ-2ZDu4Ro2+R1R35RCuuo1A2工作原理工作