波形發(fā)生器學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1波形發(fā)生器波形發(fā)生器第一頁(yè)，共48頁(yè)。(7-2)1. 正弦波振蕩的條件 無(wú)外加信號(hào)，輸出一定頻率(pnl)一定幅值的信號(hào)。 與負(fù)反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率(pnl)可控。在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定(tdng)頻率f0的信號(hào)形成正反饋：oioXXX 由于半導(dǎo)體器件的非線(xiàn)性特性及供電電源的限制，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。8.1 正弦波振蕩電路第1頁(yè)/共48頁(yè)第二頁(yè)，共48頁(yè)。(7-3)211FAnFAFA 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即ooXFAX幅值平衡條件相位平衡條件1FA起振條件： 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿(mǎn)足相位

2、條件的f0，且在合閘通電時(shí)對(duì)于f= f0信號(hào)(xnho)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿(mǎn)足起振條件。第2頁(yè)/共48頁(yè)第三頁(yè)，共48頁(yè)。(7-4)1FA電路(dinl)如何從起振到穩(wěn)幅？oX)(ifXXooXFAAFAF穩(wěn)定(wndng)的振幅非線(xiàn)性環(huán)節(jié)的必要性！第3頁(yè)/共48頁(yè)第四頁(yè)，共48頁(yè)。(7-5)1) 放大電路：放大作用(zuyng)2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿(mǎn)足相位條件3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4) 非線(xiàn)性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅1) 是否存在主要組成部分；2) 放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點(diǎn)，信號(hào)是 否可能正常傳遞，沒(méi)有被短路或斷路；3) 是否滿(mǎn)足相位條件(ti

3、ojin)，即是否存在 f0，是否可能振蕩 ；4) 是否滿(mǎn)足幅值條件(tiojin)，即是否一定振蕩。常合二為一4、分析方法第4頁(yè)/共48頁(yè)第五頁(yè)，共48頁(yè)。(7-6) 在多數(shù)正弦波振蕩電路(zhn dn din l)中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。 iU極性？第5頁(yè)/共48頁(yè)第六頁(yè)，共48頁(yè)。(7-7)常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類(lèi)。1) RC正弦波振蕩電路：幾百千赫以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百千赫幾百兆赫3) 石英(shyng)晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定第6頁(yè)/共48頁(yè)第七頁(yè)，共48頁(yè)。(7-8)1. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)(wnglu)低頻(dpn)段高頻段900 0Ff，Uf

4、900 Ff，UfUo.Uf.I.Uo.Uf.I. 在頻率從0中必有一個(gè)頻率f0，F(xiàn)0。 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)在正弦波振蕩電路中既是選頻網(wǎng)絡(luò)又是正反饋網(wǎng)絡(luò)，則輸入為uo,輸出為uf第7頁(yè)/共48頁(yè)第八頁(yè)，共48頁(yè)。(7-9)CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCF當(dāng) f=f0時(shí)，不但=0，且 最大，為1/3。F)( j31 21000ffffFRCf，則令第8頁(yè)/共48頁(yè)第九頁(yè)，共48頁(yè)。(7-10)1)是否(sh fu)可用共射放大電路？2)是否(sh fu)可用共集放大電路？3)是否(sh fu)可用共基放大電路？4)是否(sh fu)可用兩級(jí)共射放大電路？ 應(yīng)

5、為RC 串并聯(lián)網(wǎng)路配一個(gè)電壓放大倍數(shù)(bish)略大于3、輸入電阻趨于無(wú)窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。不符合相位條件不符合相位條件輸入電阻小、輸出電阻大，影響f0 可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對(duì)f0影響小第9頁(yè)/共48頁(yè)第十頁(yè)，共48頁(yè)。(7-11)用同相比例(bl)運(yùn)算電路(輸入電阻大輸出電阻小)作放大電路。 因同相比例運(yùn)算電路有非常(fichng)好的線(xiàn)性度，故R或Rf可用熱敏電阻，或加二極管作為非線(xiàn)性環(huán)節(jié)。1f2RR 311fRRUUAPOu第10頁(yè)/共48頁(yè)第十一頁(yè)，共48頁(yè)。(7-12) 改變(gibin)電容以粗調(diào)，改變(gibin)電位器滑動(dòng)端

6、以微調(diào)。 加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓(diny)的峰-峰值。同軸電位器第11頁(yè)/共48頁(yè)第十二頁(yè)，共48頁(yè)。(7-13)第12頁(yè)/共48頁(yè)第十三頁(yè)，共48頁(yè)。(7-14)LCfCLRQ 2110 ， 理想(lxing)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈純阻性，且阻抗無(wú)窮大。LCf 210諧振頻率為在損耗(snho)較小時(shí)，品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率損耗 在ff0時(shí)，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少？第13頁(yè)/共48頁(yè)第十四頁(yè)，共48頁(yè)。(7-15) 構(gòu)成(guchng)正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過(guò)變壓器引入反饋。附加(fji)相移 當(dāng)f=f0時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加相移為0。放大電路放大電

7、路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)Uo第14頁(yè)/共48頁(yè)第十五頁(yè)，共48頁(yè)。(7-16)(0iffUfUC1是必要(byo)的嗎？特點(diǎn)(tdin)： 易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：1) 是否存在組成部分2) 放大電路是否能正常工作3) 是否滿(mǎn)足相位條件 為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。必須有合適的同銘端！第15頁(yè)/共48頁(yè)第十六頁(yè)，共48頁(yè)。(7-17)反饋電壓(diny)取自哪個(gè)線(xiàn)圈？反饋電壓(diny)的極性？)(0iffUfU必要(byo)嗎？ 電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱(chēng)之為電感三點(diǎn)式電路。第16頁(yè)/共

8、48頁(yè)第十七頁(yè)，共48頁(yè)。(7-18)特點(diǎn)：耦合緊密，易振，振幅大，C 用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率(pnl)。波形較差，常含有高次諧波。減小。增大，則具有相關(guān)性；若增大與故阻就是它自身的負(fù)載，因?yàn)榉糯箅娐返妮斎腚奆ANFA 1 由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用(ciyng)電容反饋式電路。第17頁(yè)/共48頁(yè)第十八頁(yè)，共48頁(yè)。(7-19)iUfU)(2121210CCCCLf 若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容(dinrng)減小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容(dinrng)將并聯(lián)在C1和C2上，影響振蕩頻率。LCfCCCC2

9、1 021，則且若特點(diǎn)：波形(b xn)好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場(chǎng)合。C與放大電路參數(shù)無(wú)關(guān)作用？第18頁(yè)/共48頁(yè)第十九頁(yè)，共48頁(yè)。(7-20)SiO2結(jié)晶體按一定方向(fngxing)切割的晶片。壓電效應(yīng)和壓電振蕩：機(jī)械變形(bin xng)和電場(chǎng)的關(guān)系固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性感性阻性L(fǎng)CffCC21 ps0，故因 一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的Q可達(dá)104106；前者f/f為105，后者可達(dá)10101011。第19頁(yè)/共48頁(yè)第二十頁(yè)，共48頁(yè)。(7-21) 石英晶體工作在哪個(gè)(n ge)區(qū)？ 是哪種典型的正弦波振蕩電路？ 石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？

10、 兩級(jí)放大電路(dinl)分別為哪種基本接法？ C1的作用？（1）并聯(lián)型電路（2）串聯(lián)型電路第20頁(yè)/共48頁(yè)第二十一頁(yè)，共48頁(yè)。(7-22)同銘端？iU能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？注意事項(xiàng)：1. 放大(fngd)電路必須能夠正常工作，放大(fngd)電路的基本接法；2. 斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處加 f=f0的輸入電壓；3. 找出在哪個(gè)元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。第21頁(yè)/共48頁(yè)第二十二頁(yè)，共48頁(yè)。(7-23)一、常見(jiàn)(chn jin)的非正弦波二、矩形波發(fā)生(fshng)電路三、三角波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路五、波形變換電路第22頁(yè)/共48頁(yè)第二十三頁(yè)，共48頁(yè)。(7-24)矩形(jx

11、ng)波三角(snjio)波鋸齒波尖頂波階梯波矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過(guò)波形變換得到其它波形。第23頁(yè)/共48頁(yè)第二十四頁(yè)，共48頁(yè)。(7-25)1. 基本組成部分 （1）開(kāi)關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種情況，稱(chēng)為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器。 （2）反饋(fnku)網(wǎng)絡(luò)：自控，在輸出為某一狀態(tài)時(shí)孕育翻轉(zhuǎn)成另一狀態(tài)的條件。應(yīng)引入反饋(fnku)。 （3）延遲環(huán)節(jié)：使得兩個(gè)狀態(tài)均維持一定的時(shí)間，決定振蕩頻率。利用RC電路實(shí)現(xiàn)。第24頁(yè)/共48頁(yè)第二十五頁(yè)，共48頁(yè)。(7-26)Z211TURRRU正向(zhn xin)充電： uO（+UZ）RC地反向(fn xin)充電： 地C R uO（UZ

12、）RC 回路ZU滯回比較器ZU第25頁(yè)/共48頁(yè)第二十六頁(yè)，共48頁(yè)。(7-27) 設(shè)合閘通電(tng din)時(shí)電容上電壓為0，uO上升，則產(chǎn)生正反饋過(guò)程： uO uN uO ，直至 uOUZ， uP+UT，第一暫態(tài)。第26頁(yè)/共48頁(yè)第二十七頁(yè)，共48頁(yè)。(7-28) 電容(dinrng)正向充電，t uN，t ， uN UZ；但當(dāng)uN +UT時(shí)，再增大， uO從+ UZ躍變?yōu)?UZ， uPUT，電路進(jìn)入第二暫態(tài)。 電容反向充電，t uN，t ， uN - UZ；但當(dāng)uN UT時(shí)，再減小， uO從- UZ躍變?yōu)?UZ， uP+UT，電路返回(fnhu)第一暫態(tài)。第一暫態(tài)：uOUZ， uP+

13、UT。第27頁(yè)/共48頁(yè)第二十八頁(yè)，共48頁(yè)。(7-29)求出、終了值、時(shí)間常數(shù)，根據(jù)三要素，即起始值)21ln(2213RRCRT%50kTT占空比脈沖(michng)寬度第28頁(yè)/共48頁(yè)第二十九頁(yè)，共48頁(yè)。(7-30) 正向(zhn xin)充電和反向充電時(shí)間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。為了(wi le)占空比調(diào)節(jié)范圍大，R3應(yīng)如何取值？第29頁(yè)/共48頁(yè)第三十頁(yè)，共48頁(yè)。(7-31)兩個(gè)RC環(huán)節(jié)實(shí)際(shj)電路將兩個(gè)RC 環(huán)節(jié)合二為一為什么采用同相輸入的滯回比較器？ZUuO要取代uC，必須改變輸入端。集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析方法：化整為零（分塊），分析功能（每塊），統(tǒng)觀整體，性能估算第

14、30頁(yè)/共48頁(yè)第三十一頁(yè)，共48頁(yè)。(7-32)滯回比較(bjio)器積分(jfn)運(yùn)算電路求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素 UOH 、 UOL ， UT， uI過(guò)UT時(shí)曲線(xiàn)的躍變方向。)()(11O12O13OtuttuCRu代入，求出，將令ZO1N1P1O212O1211P10UuuuuRRRuRRRuZ21TURRU第31頁(yè)/共48頁(yè)第三十二頁(yè)，共48頁(yè)。(7-33)()(11O12O13OtuttuCRu 合閘通電，通常C 上電壓為0。設(shè)uO1 uP1 uO1，直至uO1 UZ（第一暫態(tài)）；積分電路反向積分，t uO，一旦uO過(guò) UT ，uO1從 UZ躍變?yōu)?UZ （第二暫態(tài)） 。

15、 積分電路正向積分，t uO， 一旦uO過(guò) UT ， uO1從 UZ躍變?yōu)?UZ ，返回第一暫態(tài)。重復(fù)上述過(guò)程(guchng)，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。 O212O1211P1uRRRuRRRu電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(fn zhun)時(shí)，uP1=?第32頁(yè)/共48頁(yè)第三十三頁(yè)，共48頁(yè)。(7-34)(21TZ3TUTUCRU2314RCRRT 如何(rh)調(diào)整三角波的幅值和頻率？為什么為三角波？怎樣獲得(hud)鋸齒波？ “理性地調(diào)試”：哪些參數(shù)與幅值有關(guān)？哪些參數(shù)與頻率有關(guān)？先調(diào)哪個(gè)參數(shù)？第33頁(yè)/共48頁(yè)第三十四頁(yè)，共48頁(yè)。(7-35)1. R3應(yīng)大些？小些？2. RW的滑動(dòng)(hudng)端在最

16、上端和最下端時(shí)的波形？T3. R3短路(dunl)時(shí)的波形？第34頁(yè)/共48頁(yè)第三十五頁(yè)，共48頁(yè)。(7-36)1. 利用(lyng)基本電路實(shí)現(xiàn)波形變換 正弦波變方波、變矩形波，方波變?nèi)遣ǎ?三角波變方波，固定頻率的三角波變正弦波如何(rh)得到？利用電子開(kāi)關(guān)改變比例系數(shù)2. 三角波變鋸齒波：二倍頻第35頁(yè)/共48頁(yè)第三十六頁(yè)，共48頁(yè)。(7-37)若輸入(shr)信號(hào)的頻率變化不大，則可用濾波法實(shí)現(xiàn)。范圍(fnwi)是什么？若輸入信號(hào)的頻率變化較大，則可用折線(xiàn)法實(shí)現(xiàn)。 三角波用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，除基波外，還含有3次、5次諧波。第36頁(yè)/共48頁(yè)第三十七頁(yè)，共48頁(yè)。(7-38)一、概述(i

17、 sh)二、u-i轉(zhuǎn)換(zhunhun)電路三、精密整流電路四、u-f轉(zhuǎn)換電路第37頁(yè)/共48頁(yè)第三十八頁(yè)，共48頁(yè)。(7-39)第38頁(yè)/共48頁(yè)第三十九頁(yè)，共48頁(yè)。(7-40)iIORRui，RRRuiiIL， 若信號(hào)源不能輸出電流，則選電路一；若信號(hào)源能夠輸出一定(ydng)的電流，則可選電路二。 若負(fù)載需接地，則上述兩電路均不符合要求。電路(dinl)一電路二引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋引入了電流并聯(lián)負(fù)反饋第39頁(yè)/共48頁(yè)第四十頁(yè)，共48頁(yè)。(7-41)OP3PO2OP1PIO321iRuRuuRuuRuuiiiiiRRRR，RuiRRRRIO312，則若電路(dinl)既引入了負(fù)反饋，又

18、引入了正反饋。穩(wěn)定相互抵消，則OOOPLOL iiuuRiR如何(rh)求解輸出電阻？第40頁(yè)/共48頁(yè)第四十一頁(yè)，共48頁(yè)。(7-42)為什么一般的整流(zhngli)電路不能作為精密的信號(hào)處理電路？ 若uImaxUon ，則uO僅在大于Uon近似為uI，失真。 精密整流電路是信號(hào)處理電路，不是電源中AC-DC的能量轉(zhuǎn)換電路；實(shí)現(xiàn)微小信號(hào)的整流。第41頁(yè)/共48頁(yè)第四十二頁(yè)，共48頁(yè)。(7-43)設(shè)RRf。導(dǎo)通，截止，時(shí)，IO21OIDD00uuuu。導(dǎo)通，截止，時(shí)，0DD00O12OIuuu 對(duì)于將二極管和晶體管作電子開(kāi)關(guān)的集成運(yùn)放應(yīng)用電路，在分析電路時(shí)，首先應(yīng)判斷(pndun)管子相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合還是斷開(kāi)，它們的狀態(tài)往往決定于輸入信號(hào)或輸出信號(hào)的極性。半波整流，若加uI的負(fù)半周，則實(shí)現(xiàn)(shxin)全波整流0Iu0Iu第42頁(yè)/共48頁(yè)第四十三頁(yè)，共48頁(yè)。(7-44)0( 0)0( 2IO1IIO1uuuuuIO1Ouuu。時(shí)，IOI0uuu。時(shí)，IOI0uuuIOuu 二倍頻(bi pn)三角波絕對(duì)值運(yùn)算(yn sun)電路第43頁(yè)/共48頁(yè)第四十四頁(yè)，共48頁(yè)。(7-45)T1. 電荷平衡式壓控振蕩器電路的組成：由鋸齒(jch)波發(fā)生電路演變而來(lái)。 若T2決定于