chapter8-8第八章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換

第八章波形的發(fā)生與信號的轉(zhuǎn)換8.1正弦波振蕩器的基本原理本章目錄總目錄點(diǎn)擊即可進(jìn)入學(xué)習(xí)8.2RC正弦波振蕩電路8.3LC正弦波振蕩電路8.4石英晶體振蕩電路8.5電壓比較器8.6非正弦波發(fā)生電路習(xí)題解答一.產(chǎn)生自激振蕩的條件fidXXX-=改成正反饋只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。8.1正弦波振蕩器的基本原理+Xi

–f基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FX+doXX如果：,ifXX=則去掉,iX仍有信號輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號。Xi

+f基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FX+doXXXdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXXFA=1Xd=Xf所以，自激振蕩條件也可以寫成：自激振蕩的條件：1、振幅條件：

2、相位條件：pjjnFA2=+n是整數(shù)因?yàn)椋?.Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX二.起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩（略大于）1、被動穩(wěn)幅：器件非線性2、主動穩(wěn)幅：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)放大電路的增益。穩(wěn)幅過程：起振時，穩(wěn)定振蕩時，穩(wěn)幅措施：起振過程Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，則有：式中：可見：當(dāng)時，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3RC橋式正弦波振蕩電路反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路EWB仿真仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)三.三點(diǎn)式LC振蕩電路原理：uf與uo反相uf與uo同相電感三點(diǎn)式：電容三點(diǎn)式：uf與uo反相uf與uo同相uf與uo反相uf與uo同相電感三點(diǎn)式：電容三點(diǎn)式：uf與uo反相uf與uo同相中間點(diǎn)交流接地，則首尾端相位相反首端或尾端交流接，則余下不接地兩點(diǎn)相位相同

1.電感三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩頻率：滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件2.電容三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩頻率：例：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。滿足相位平衡條件8.5電壓比較器

將一個模擬電壓信號與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。功能：構(gòu)成：運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。uoui0+UOM-UOM1.運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)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2.運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的分析方法：若U+＞U-

則UO=+UOM；若U+＜U-

則UO=-UOM。

虛斷（運(yùn)放輸入端電流=0）

注意：此時不能用虛短！uoui0+UOM-UOMuoui0+UOM-UOM1.過零比較器:（門限電平=0）uoui0+UOM-UOM一.單門限電壓比較器tuituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā?.單門限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓當(dāng)ui>UREF時,uo=+Uom當(dāng)ui<UREF時,uo=-Uom

運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)uoui0+Uom-UomUREF當(dāng)ui<UREF時,uo=+Uom當(dāng)ui>UREF時,uo=-Uom

若ui從反相端輸入+-uoui0+UZ-UZ（1）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓忽略了UD3.限幅電路——使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值當(dāng)ui>0時,uo=+UZ當(dāng)ui<0時,uo=-UZ

（2）穩(wěn)幅電路的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路中uoui0+UZ-UZ當(dāng)ui>0時,uo=-UZ當(dāng)ui<0時,uo=+UZ

二.遲滯比較器1.工作原理——兩個門限電壓。特點(diǎn):電路中使用正反饋——運(yùn)放工作在非線性區(qū)。（1）當(dāng)uo=+UZ時，（2）當(dāng)uo=-UZ時，UT+稱上門限電壓UT-稱下門限電壓(UT+-UT-)稱為回差電壓遲滯比較器的電壓傳輸特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-設(shè)ui

,當(dāng)ui=<UT-時,

uo從-UZ+UZ這時,uo=-UZ,u+=UT-設(shè)初始值:

uo=+UZ,

u+=UT+設(shè)ui

,當(dāng)ui=>UT+時,

uo從+UZ-UZEWB仿真同相滯回比較器電壓傳輸特性反相滯回比較器電壓傳輸特性從運(yùn)放的反相輸入端輸入從運(yùn)放的同相輸入端輸入例題：Rf=10k，R2=10k

，UZ=6V，UREF=10V。當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。上下限電壓：uoui08V2V傳輸特性+6V-6V2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V傳輸特性+6V-6V三、窗口電壓比較器

時,VO1=VO2=VOL，VO=0；由此畫出電壓傳輸特性如圖所示。電路有兩個參考電壓VRH和VRL，當(dāng)＞VRH時，VO1=VOH，VO2=VOL，VO=VOH；當(dāng)＜VRL時，VO1=VOL，VO2=VOH，VO=VOH；當(dāng)

三態(tài)電壓比較器D2導(dǎo)，D1截，D2截，D1導(dǎo)，D2截，D1截，1.電路結(jié)構(gòu)由滯回比較電路和RC定時電路構(gòu)成上下限:8.6非正弦波發(fā)生電路一、方波（矩形波）發(fā)生器EWB仿真2.工作原理：(1)設(shè)uo

=

+UZ,

此時，uO給C充電,uc

，則：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦uc>UT+

,就有u->u+,uo

立即由＋UZ變成－UZ

。在uc<UT+

時，u-

<u+,

設(shè)uC初始值uC(0+)=0方波發(fā)生器uo保持+UZ不變+UZ此時，C向uO放電,再反向充電(2)當(dāng)uo

=

-UZ時，u+=UT-uc達(dá)到UT-時，uo上跳。UT+uctUT-當(dāng)uo

重新回到＋UZ

后，電路又進(jìn)入另一個周期性的變化。-UZ0tuo+UZ-UZ0UT+uctUT-+UZuo0t

-UZT完整的波形：如何計算振蕩周期T？周期與頻率的計算：0UT+uctUT-

+UZ

-UZT1T2TT=T1+T2=2T2

uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tT2階段uc(t)的過渡過程方程為:令t=0t=T/2周期與頻率的計算：0UT+uctUT-

+UZ

-UZT1T2T令t=0t=T/2代如可推出:f=1/T3、占空比可調(diào)的方波發(fā)生器UZuo0t-UZ改變電位器RW

的滑動端，就改變了沖放電的時間，從而使方波的占空比可調(diào)。TkT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)生器電路結(jié)構(gòu)：遲滯比較器+反相積分器1.三角波發(fā)生器工作原理：對輸出有上下限電壓：EWB仿真若uo1=+UZ，uo2↓。當(dāng)u02≤-UT時，uo1由+UZ翻轉(zhuǎn)為-UZ若uo1=-UZ，uo2↑。

當(dāng)u02≥+UT時，uo1由-UZ翻轉(zhuǎn)為+UZ同相滯回波形圖0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZT同相滯回當(dāng)u02≤-UT時,uo1由+UZ翻轉(zhuǎn)為-UZ當(dāng)u02≥+UT時,uo1由-UZ翻轉(zhuǎn)為+UZ若uo1=-UZ，uo2↑。若uo1=+UZ，uo2↓。波形圖振蕩周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZT振蕩頻率：

2.鋸齒波發(fā)生器改變積分器的正反向充電時間常數(shù)，從而改變占空比。uo1=+UZ，D截止，充電時間常數(shù)：R4C。uo1=-UZ，D導(dǎo)通，充電時間常數(shù)：(R6∥R4)C≈R6C。+UZuo10t

-UZR6＜＜R4