模擬電子技術基礎(第四版)第八章童詩白主編

1、華北科技學院華北科技學院電子信息工程學院電子信息工程學院主講人：主講人：林亭生林亭生多媒體教學課件多媒體教學課件 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎Fundamentals of Analog Electronics華成英、童詩白華成英、童詩白 主編主編第八章第八章波形的發(fā)生和信號的轉換波形的發(fā)生和信號的轉換8.1正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.2電壓比較器電壓比較器8.3非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路8.4利用集成運放實現(xiàn)的信號轉換電路利用集成運放實現(xiàn)的信號轉換電路8.5鎖相環(huán)及其在電路中的運用鎖相環(huán)及其在電路中的運用本章重點和考點：本章重點和考點：1.重點掌握重點掌握RC正弦波振蕩正弦波振

2、蕩 工作原理。工作原理。2.重點掌握電壓比較器的傳輸特性。重點掌握電壓比較器的傳輸特性。3.掌握非正弦波發(fā)生電路的原理。掌握非正弦波發(fā)生電路的原理。本章討論的問題：本章討論的問題：1.在模擬電子電路中需要哪些波形的信號作為測試信號和在模擬電子電路中需要哪些波形的信號作為測試信號和控制信號？控制信號？2.正弦波振蕩電路所產(chǎn)生的自激振蕩和負反饋放大電路中正弦波振蕩電路所產(chǎn)生的自激振蕩和負反饋放大電路中所產(chǎn)生的自激振蕩有什么區(qū)別？所產(chǎn)生的自激振蕩有什么區(qū)別？3.為什么正弦波振蕩電路中必須有選頻網(wǎng)絡？選頻網(wǎng)絡由為什么正弦波振蕩電路中必須有選頻網(wǎng)絡？選頻網(wǎng)絡由哪些元件組成？哪些元件組成？4.為什么說矩形

3、波發(fā)生電路是產(chǎn)生非正弦波信號的基礎？為什么說矩形波發(fā)生電路是產(chǎn)生非正弦波信號的基礎？為什么非正弦波發(fā)生電路中幾乎都有電壓比較器？為什么非正弦波發(fā)生電路中幾乎都有電壓比較器？第第三三版版童童詩詩白白本章討論的問題：本章討論的問題：5.電壓比較器與放大電路有什么區(qū)別？集成電壓比較器與放大電路有什么區(qū)別？集成運放在電壓比較器和運算放大電路中的工運放在電壓比較器和運算放大電路中的工作狀態(tài)一樣嗎？作狀態(tài)一樣嗎？6.如何組成矩形波、三角波和鋸齒波發(fā)生發(fā)如何組成矩形波、三角波和鋸齒波發(fā)生發(fā)生電路？生電路？7.為什么需要將輸入信號進行轉換？有哪些為什么需要將輸入信號進行轉換？有哪些基本轉換？基本轉換？8.1正

4、弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.1.1概述概述iU放大電路放大電路AioUAU 反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡FtUU sin2ii OfUFU 如果反饋電壓如果反饋電壓 uf 與原輸入信號與原輸入信號 ui 完全相等，則即使完全相等，則即使無外輸入信號，放大電路輸出端也有一個正弦波信號無外輸入信號，放大電路輸出端也有一個正弦波信號自激振蕩自激振蕩。(電路要引入正反饋電路要引入正反饋)圖圖 8.1.2 8.1.2正弦波振蕩電路的方框圖正弦波振蕩電路的方框圖一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件 正弦波振蕩電路是在沒有外加輸入信號的情況下，正弦波振蕩電路是在沒有外加輸入信號的情況下，依靠電路自激振蕩而

5、產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。依靠電路自激振蕩而產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。 圖示正弦波振蕩電圖示正弦波振蕩電路的方框圖，它由放大路的方框圖，它由放大電路和正反饋網(wǎng)絡（具電路和正反饋網(wǎng)絡（具有選頻作用）組成。有選頻作用）組成。ii0XX，Xf 時時當當F+fXiX AoX0i X1. 1. 起振與穩(wěn)幅起振與穩(wěn)幅 由于電擾動（如由于電擾動（如合合閘通電），電路產(chǎn)生一個幅值很小的閘通電），電路產(chǎn)生一個幅值很小的輸出量，它含有豐富的頻率，若電路只對頻率為輸出量，它含有豐富的頻率，若電路只對頻率為fo的正弦波的正弦波產(chǎn)生正反饋過程，則產(chǎn)生正反饋過程，則 由于晶體管的非線性特性，當由于晶體管的非線性特性，當X

6、0的幅值增大到一的幅值增大到一定程度時，放大倍數(shù)的數(shù)值將減小。因此，定程度時，放大倍數(shù)的數(shù)值將減小。因此，Xo增大到一增大到一定數(shù)值時，電路達到動態(tài)平衡。定數(shù)值時，電路達到動態(tài)平衡。 OifO)(XXXXifUU 即：即：iiofUUAFUFU 所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：1 FA1 FA幅度平衡條件幅度平衡條件2argFAnFA相位平衡條件相位平衡條件, 2 , 1 , 0 n電路起電路起振的條件：振的條件：1FA起振過程起振過程2. 2. 振蕩條件振蕩條件二、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. 1. 組成組成（1 1）放大電路：保證電路

7、能夠從起振到動態(tài)平衡的過程，）放大電路：保證電路能夠從起振到動態(tài)平衡的過程，滿足幅值條件。滿足幅值條件。（2 2）選頻電路：保證電路產(chǎn)生單一頻率的正弦波振蕩。）選頻電路：保證電路產(chǎn)生單一頻率的正弦波振蕩。（3 3）正反饋網(wǎng)絡：使）正反饋網(wǎng)絡：使 ，滿足相位條件。，滿足相位條件。（4 4）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：即非線性環(huán)節(jié)，使輸出信號幅值穩(wěn)定。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：即非線性環(huán)節(jié)，使輸出信號幅值穩(wěn)定。注：注：實際中，常將選頻網(wǎng)絡與正反饋網(wǎng)絡實際中，常將選頻網(wǎng)絡與正反饋網(wǎng)絡“合二而一合二而一”。2. 2. 分類分類按選頻網(wǎng)絡不同分類：按選頻網(wǎng)絡不同分類：（1）RC正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路：f0低，一般在低，一般在1

8、MHZ以下；以下；（2）LC正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路：f0高，多在高，多在1MHZ以上；以上；（3）石英晶體電路：振蕩頻率穩(wěn)定，可等效）石英晶體電路：振蕩頻率穩(wěn)定，可等效LC振蕩電路振蕩電路。fiUU1. 檢查電路是否具備正弦波振蕩的組成部分；檢查電路是否具備正弦波振蕩的組成部分；2. 檢查放大電路的靜態(tài)工作點是否能保證放大電路正檢查放大電路的靜態(tài)工作點是否能保證放大電路正常工作；常工作；3. 分析電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件分析電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件判斷相位平衡條件的方法是：判斷相位平衡條件的方法是：瞬時極性法瞬時極性法。5.估算振蕩頻率和起振條件估算振蕩頻率和起振條

9、件4.判斷是否滿足振幅平衡條件。判斷是否滿足振幅平衡條件。1FA三、判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟三、判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟8.1.2 RC正弦波正弦波振蕩電路振蕩電路常見的常見的RC正弦波振蕩電路有：正弦波振蕩電路有：（1）RC橋式正弦波振蕩電路；橋式正弦波振蕩電路；（2）RC移相式振蕩電路；移相式振蕩電路；（3）雙）雙T選頻網(wǎng)絡振蕩電路等選頻網(wǎng)絡振蕩電路等。一、一、RCRC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡 RCRC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡在正弦波振蕩電路中既為選頻網(wǎng)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡在正弦波振蕩電路中既為選頻網(wǎng)絡，又為正反饋網(wǎng)絡。絡，又為正反饋網(wǎng)絡。Z1Z2)1j()1 (1

10、j1j1j11221122122211222212fCRCRCCRRCRRCRCRRUUF取取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令，令 RCf,RC 21100則：則： )j(31)j(310000ffffF 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)(31ffffF )(31arctan00Fffff 相頻特性為：相頻特性為：)(031)(31OfOf0同相同相與與即即最大最大時，時，當當UU|,U|U|,|F|ffF 可見，具有選頻特性?？梢姡哂羞x頻特性。f0f0 F0f Ff01/3+90-90二、二、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振

11、蕩電路1. 電路組成電路組成（1 1）放大電路：同）放大電路：同相相比例運比例運算放大電路算放大電路 ；（2 2）選頻與正反饋網(wǎng)絡）選頻與正反饋網(wǎng)絡 ： R、C 串并聯(lián)串并聯(lián)網(wǎng)路；網(wǎng)路；（3 3）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）穩(wěn)幅環(huán)節(jié) ：RF 與與 R1 組成的電壓串聯(lián)負反饋電路。組成的電壓串聯(lián)負反饋電路。 R1、RF及及R、C串聯(lián)、并聯(lián)的串聯(lián)、并聯(lián)的R、C各為一臂構成橋路，各為一臂構成橋路，故此得名，如圖。故此得名，如圖。 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路也稱串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路也稱RC橋式正弦波振蕩電橋式正弦波振蕩電路或稱文氏橋振蕩電路路或稱文氏橋振蕩電路(Wien)。2. 振蕩頻率與起振條件振蕩頻率與起振條件（1） 振

12、蕩頻率振蕩頻率RCf 210（2） 起振條件起振條件1FAf = f0 時時，31F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同相比例運放的電壓放大倍數(shù)為同相比例運放的電壓放大倍數(shù)為311Ff RRAu1F2RR OU 3. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，一般應在電路中加入非線性環(huán)節(jié)。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，一般應在電路中加入非線性環(huán)節(jié)。（1）可選用）可選用R1為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。當當UORF、R1上電流上電流R1的溫度的溫度TCR1AuUO（2）可選用）可選用RF為為負溫度系數(shù)的熱敏電阻。負溫度系數(shù)的熱敏電阻。（3 3）在）在 R

13、 Rf f 回路串聯(lián)兩個回路串聯(lián)兩個并聯(lián)的二極管，如圖。并聯(lián)的二極管，如圖。IDrd ,IDrd（二極管動態(tài)電阻）（二極管動態(tài)電阻）加入加入非線性環(huán)節(jié)，從而穩(wěn)定輸非線性環(huán)節(jié)，從而穩(wěn)定輸出電壓。出電壓。1df1RrRAu三、振蕩頻率可調的三、振蕩頻率可調的RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路 用雙層波段開關接不同電容，用雙層波段開關接不同電容，作為振蕩頻率作為振蕩頻率f0的的粗調粗調；用同軸電位器實現(xiàn)用同軸電位器實現(xiàn)f0的的微調微調。RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡中，串、并聯(lián)網(wǎng)絡中，如何調節(jié)頻率？如何調節(jié)頻率？RCf 210電子琴的振蕩電路電子琴的振蕩電路_+ + RF1uoR1CCRfD1D2RF2R2

14、8R27R26R25R24R23R22R21R212345176功率放功率放大器大器使使R2R1AF 1可調可調A 221021RRCf 2121RRF21F21fF2F1RRRA四、其他形式的四、其他形式的 RC 振蕩電路振蕩電路1. 移相式振蕩電路移相式振蕩電路集成運放產(chǎn)生集成運放產(chǎn)生的相位移的相位移 A = 180，如果反饋網(wǎng)絡再相，如果反饋網(wǎng)絡再相移移 180，即可滿足產(chǎn)生正弦波，即可滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件。振蕩的相位平衡條件。振蕩頻率為：振蕩頻率為：RCf 32100ff0 27018090當當 f = f0 時，相移時，相移 180，滿足正弦波振蕩的相位條件。滿足正弦波振

15、蕩的相位條件。起振條件：起振條件：RF 12 R2. 雙雙 T 選頻網(wǎng)絡振蕩電路選頻網(wǎng)絡振蕩電路振蕩頻率約為：振蕩頻率約為：RCf510 當當 f = f0 時，雙時，雙 T 網(wǎng)絡的相移為網(wǎng)絡的相移為 F = 180；反相反相比例運放的相移比例運放的相移 A = 180，因此滿足產(chǎn)生正弦波振蕩，因此滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件。的相位平衡條件。如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時滿足振幅如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時滿足振幅平衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。平衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。起振條件起振條件1 23 FARR，RC RC 橋式振蕩器的工作原理：橋式振蕩器的工作原理：( (總結）總

16、結）0A在在 f0 處處,0F滿足相位條件：滿足相位條件：因為：因為：AF=131F11fRRA1f2RR 只需：只需：A=3輸出正弦波頻率輸出正弦波頻率：RCf2100FA振幅條件：振幅條件：uRf1RRRCCufA+o引入負反饋：引入負反饋：選：選：* *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)絡振蕩電路串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路移相式振蕩電路移相式振蕩電路雙雙 T 網(wǎng)絡選頻振蕩電路網(wǎng)絡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電路特點特點及應及應用場用場合合RCf 2103 ARCf 3210RCf510 1 23 FARR，RR12F 可方便地連

17、續(xù)調節(jié)振可方便地連續(xù)調節(jié)振蕩頻率，便于加負反蕩頻率，便于加負反饋穩(wěn)幅電路，容易得饋穩(wěn)幅電路，容易得到良好的振蕩波形。到良好的振蕩波形。電路簡單，經(jīng)濟電路簡單，經(jīng)濟方便，適用于波方便，適用于波形要求不高的輕形要求不高的輕便測試設備中。便測試設備中。選頻特性好，適選頻特性好，適用于產(chǎn)生單一頻用于產(chǎn)生單一頻率的振蕩波形。率的振蕩波形。8.1.3LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 一、一、LC 諧振回路的頻率特性諧振回路的頻率特性當頻率變化時，并聯(lián)電路阻抗當頻率變化時，并聯(lián)電路阻抗的大小和性質都發(fā)生變化。的大小和性質都發(fā)生變化。并聯(lián)電路的導納：并聯(lián)電路的導納：當當電路發(fā)生電路發(fā)生并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振。 2

18、222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY 0)(22LRLC圖圖 8.1.10并聯(lián)諧振角頻率并聯(lián)諧振角頻率LCLR11)(1200 令：令：RLQ0 諧振回路的品質因數(shù)諧振回路的品質因數(shù)當當 Q 1 時時LC10 LCf 210諧振頻率：諧振頻率：時，電抗時，電抗當當0ff RCLYZ00100QLIIICL 時時，當當網(wǎng)網(wǎng)絡絡的的輸輸入入電電流流為為)1(12200 jQZZ同。值不用，回路的阻抗不可見，QZ 0 不同不同 Q 值時，值時，LC 并聯(lián)并聯(lián)電路的幅頻特性：電路的幅頻特性：Z01Z02Q1 Q2Q1Q2相頻特性：相頻特性： 0 F+90- -90Q1Q2Q1 Q2感性感性純阻

19、純阻容性容性結論：結論：1. 當當 f = f0 時，電路為純電阻時，電路為純電阻性，等效阻抗最大；當性，等效阻抗最大；當 f f0 時，電路為時，電路為容性。所以容性。所以 LC 并聯(lián)電路具有選頻并聯(lián)電路具有選頻特性。特性。圖圖 8.1.11 2. Q Q為諧振回路的品質因數(shù)，為諧振回路的品質因數(shù)，Q Q值越大，曲線越陡越窄，選頻值越大，曲線越陡越窄，選頻特性越好。特性越好。若以若以LC并聯(lián)網(wǎng)絡作為共射放大電路的集電極負載并聯(lián)網(wǎng)絡作為共射放大電路的集電極負載beurZA當當f = f0時，電壓放大倍時，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且無附數(shù)的數(shù)值最大，且無附加相移。因而電路稱為加相移。因而電路稱為

20、選頻放大電路選頻放大電路若增加若增加正反饋正反饋，并用反饋，并用反饋電壓取代輸入電壓，則電電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路。路就成為正弦波振蕩電路。LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路變壓器反饋式變壓器反饋式電感反饋式電感反饋式電容反饋式電容反饋式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，反饋信號通過過互感線圈引出互感線圈引出-+uiLCfu同名端：同名端：二、變壓器反饋式振蕩電路二、變壓器反饋式振蕩電路1.工作原理工作原理用瞬時極性判斷為用瞬時極性判斷為正反正反饋饋，所以滿足自激振蕩的相

21、，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。位平衡條件。 - - 2.振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件LCf 210振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件MCRr be 圖圖 8.1.14變壓器反饋式變壓器反饋式振蕩電路振蕩電路二、變壓器反饋式振蕩電路二、變壓器反饋式振蕩電路1.工作原理工作原理用瞬時極性判斷為用瞬時極性判斷為正反正反饋饋，所以滿足自激振蕩的相，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。位平衡條件。 - - 三極管共射放大器三極管共射放大器:oA180利用互感線圈的同端：利用互感線圈的同端：oF180oFA360 變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路 易于產(chǎn)生振蕩，輸出波形失真易于產(chǎn)生振蕩，輸出

22、波形失真不大，應用范圍廣泛。但是耦不大，應用范圍廣泛。但是耦合不緊密，損耗大合不緊密，損耗大;且振蕩頻且振蕩頻率的穩(wěn)定性不高。率的穩(wěn)定性不高。三、電感反饋式振蕩電路三、電感反饋式振蕩電路1. 電路組成電路組成為了克服變壓器反為了克服變壓器反饋振蕩電路中變壓器饋振蕩電路中變壓器原、副邊耦合不緊的原、副邊耦合不緊的缺點，缺點，N1和和N2合并為合并為一個線圈。一個線圈。 為了加強諧振效為了加強諧振效果，將電容果，將電容C跨接在跨接在整個線圈兩端，如圖整個線圈兩端，如圖所示。所示。- - - -2. 工作原理工作原理 判斷電路能否產(chǎn)生正判斷電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩：弦波振蕩：(1)電路中包含放大電路、

23、電路中包含放大電路、選頻回路、反饋網(wǎng)絡和非選頻回路、反饋網(wǎng)絡和非線性元件（晶體管）四個線性元件（晶體管）四個部分部分;(2)放大電路能夠正常工作放大電路能夠正常工作;(3)由瞬時極性法判斷滿足由瞬時極性法判斷滿足正弦波振蕩的相位條件正弦波振蕩的相位條件;(4)只要電路參數(shù)選擇得當，只要電路參數(shù)選擇得當，電路就可滿足幅值條件。電路就可滿足幅值條件。 由圖可見，原邊線圈的由圖可見，原邊線圈的三個端分別接在晶體管的三三個端分別接在晶體管的三個電極，故稱電感反饋振蕩個電極，故稱電感反饋振蕩電路為電路為電感三點式電路電感三點式電路。- - - - -3. 振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件CMLLLC

24、f)2(2121210 斷開反饋且空載情況下的交流等效電路如圖示。斷開反饋且空載情況下的交流等效電路如圖示。設設Q1,則振蕩頻率。則振蕩頻率。反饋系數(shù)的數(shù)值反饋系數(shù)的數(shù)值MLMLMjLjMjLjUUF 12120f iLLR/RR 集集電電極極總總負負載載兩兩點點間間的的等等效效負負載載。、折折合合到到為為BARRLL 大倍數(shù)大倍數(shù)因此放大電路的電壓放因此放大電路的電壓放所取電流可忽略不計，所取電流可忽略不計，阻非常大，阻非常大，回路產(chǎn)生諧振，等效電回路產(chǎn)生諧振，等效電時，時，且且當當LCQff10 Lbe21RrMLML beLrRAu 起振條件為起振條件為和上式，可得和上式，可得利用利用根

25、據(jù)根據(jù)MLMLFFA 12|, 1|從從A、B兩端向右看進去的等效電阻為兩端向右看進去的等效電阻為2ii|F|RR 可見，可見， ）（12L/L |F| LR易起振易起振 |A|u不易起振不易起振故故為為易易。）)4171(/(12 NN4. 優(yōu)缺點優(yōu)缺點優(yōu)點：由于優(yōu)點：由于N2與與N1耦合緊密，幅值大耦合緊密，幅值大; 當當C可調，可可調，可獲得大范圍的振蕩頻率。獲得大范圍的振蕩頻率。缺點：由于缺點：由于Uf 取自電感，對高次諧波有較大的電抗，取自電感，對高次諧波有較大的電抗，輸出電壓含有高次諧波，波形較差。適用于對波形要輸出電壓含有高次諧波，波形較差。適用于對波形要求不高的設備中。求不高的

26、設備中。，四、電容反饋式振蕩電路四、電容反饋式振蕩電路1. 電路組成電路組成將電感反饋式將電感反饋式振蕩電路中的電容振蕩電路中的電容換成電感，電感換換成電感，電感換成電容，且增加成電容，且增加RC，就是電容反饋式振就是電容反饋式振蕩電路，如圖示。蕩電路，如圖示。 因為兩個電容的三個端分別接晶體管的三個極，故又因為兩個電容的三個端分別接晶體管的三個極，故又稱為稱為電容三點式電路電容三點式電路。RL3. 振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件振蕩頻率振蕩頻率212102121CCCCLLCf 2. 工作原理工作原理判斷：（判斷：（1）電路包含放大電路，選頻網(wǎng)絡，反饋網(wǎng)絡和）電路包含放大電路，選頻網(wǎng)絡

27、，反饋網(wǎng)絡和 非線性元件（晶體管）四個部分非線性元件（晶體管）四個部分; （2）放大電路能夠正常工作）放大電路能夠正常工作; （3）用瞬時極性法可知滿足相位條件）用瞬時極性法可知滿足相位條件; （4）只要電路參數(shù)選擇得當，電路就可滿足幅）只要電路參數(shù)選擇得當，電路就可滿足幅 值條件，而產(chǎn)生正弦波振蕩。值條件，而產(chǎn)生正弦波振蕩。RL反饋系數(shù)反饋系數(shù)2111C2C2Of|/|/|CCCjICjIUUF 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)beLiOu|rRUUA 式中集電極等效負載式中集電極等效負載2iCL|/FRRR 根據(jù)根據(jù) , ,1 |FA|由式由式beLu21|rRACCF 和和可得可得起振條件為起振

28、條件為Lbe12RrCC 注注：（1） ）（21/CC |LR |A|u不利電路起振不利電路起振 |F|利于電路起振利于電路起振21C/C要適當，要適當，（2）輸出波形好，但用改變電容調節(jié)）輸出波形好，但用改變電容調節(jié)fo。則會影響電路的起振條件則會影響電路的起振條件;而用改變電感調而用改變電感調節(jié)節(jié)fo 比較困難。所以常用在固定振蕩頻率比較困難。所以常用在固定振蕩頻率的場合。在振蕩頻率可調范圍不大時，可的場合。在振蕩頻率可調范圍不大時，可采用圖示選頻網(wǎng)絡。采用圖示選頻網(wǎng)絡。根據(jù)實驗確定。根據(jù)實驗確定。若要求電容反饋式振蕩電路的振蕩頻率高達若要求電容反饋式振蕩電路的振蕩頻率高達100MHz，怎

29、么辦？怎么辦？采用共基放大電路采用共基放大電路如何分析？如何分析？例例1 電路如圖所示，圖中電路如圖所示，圖中Cb為旁為旁路電容，路電容，C1為耦合電容，對交流為耦合電容，對交流信號均可視為短路。為使電路可信號均可視為短路。為使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說明變壓能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說明變壓器原邊線圈和副帶邊線圈的同名器原邊線圈和副帶邊線圈的同名端端。 由瞬時極性法得，變壓器原邊線圈下端由瞬時極性法得，變壓器原邊線圈下端 和副邊線圈的上端為同名端。和副邊線圈的上端為同名端。解：解： L接在晶體管的基極和集電接在晶體管的基極和集電極，極，L使兩個電極近似短路，放使兩個電極近似短路，放大電路的靜態(tài)工

30、作點不合適，故大電路的靜態(tài)工作點不合適，故應在選頻網(wǎng)絡與放大電路輸入端應在選頻網(wǎng)絡與放大電路輸入端之間加耦合電容。之間加耦合電容。 改正圖所示電路中的錯誤，使改正圖所示電路中的錯誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不能改變放大電路的基本接法能改變放大電路的基本接法。例例2 Ce容量遠大于容量遠大于C1和和C2，故為，故為旁路電容，對交流可視為短路。旁路電容，對交流可視為短路。C1、C2和和L構成構成LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡，并聯(lián)諧振網(wǎng)絡，C2上上電壓為輸出電壓，電壓為輸出電壓，C1上電壓為反饋上電壓為反饋電壓，因而為電容反饋式振蕩電路。電壓，因而為電容反饋式振蕩電路。解：解

31、： 晶體管的集電極直接接電源，交流輸出晶體管的集電極直接接電源，交流輸出電壓等于零，所以必須在集電極加電阻電壓等于零，所以必須在集電極加電阻RC。例例：試判斷下圖所示三點式振蕩電路是否滿足相：試判斷下圖所示三點式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。位平衡條件。V21CCL+A+RRuo1Rf（ +）（ +）（ -）仍然由仍然由LC并聯(lián)諧振電路構成選頻網(wǎng)絡并聯(lián)諧振電路構成選頻網(wǎng)絡三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路(總結）總結）原理：原理：uf與與uo反相反相uuCLL12fouuo1LC2Lfuf與與uo同相同相電感三點式：電感三點式：電容三點式：電容三點式：uuf2o1CCLuf與與uo反相反相uuL

32、CoC12fuf與與uo同相同相1. 1. 電感三點式電感三點式LCLC振蕩電路振蕩電路振蕩頻率：振蕩頻率：CMLLLCf)2(2121210 VRccCbcRb1Rb2eLe2CRC1L（ +）（ +）（ -）VCbRLb2b1ccL1eR2CeCR（ +）（ +）（ +）2. 電容三點式電容三點式LC振蕩電路振蕩電路振蕩頻率：振蕩頻率：212102121CCCCLLCf V2eRRRb1CCcceb2c1RbCCL（ +）（ +）（ -）VRRReb21eCcc2CLbb1CC（ +）（ +）（ +）各種各種 LC 振蕩電路的比較振蕩電路的比較同左同左幾兆赫幾兆赫 一百一百兆赫兆赫同左同左

33、幾千赫幾千赫 幾十幾十兆赫兆赫適用頻率適用頻率可達可達 10-5可達可達 10-4 10-5同左同左可達可達 10-4頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度好好好好較差較差一般一般振蕩波形振蕩波形同左同左頻率可調，范頻率可調，范圍較小。圍較小。同左同左頻 率 可 調 ， 范頻 率 可 調 ， 范圍較寬。圍較寬。頻率調節(jié)方頻率調節(jié)方法及范圍法及范圍同左同左起振條件起振條件振蕩頻率振蕩頻率電電路路形形式式電容反饋式改進電容反饋式改進型型電容反饋式電容反饋式電感反饋式電感反饋式變壓器反饋式變壓器反饋式名稱名稱LCf 210CMLLf)2(21210 2121021CCCCLf 210111121CCCLf MCRr

34、be RrMLML eb21 RrCC eb12 8.1.4石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 石英晶體諧振器，簡稱石英晶體諧振器，簡稱石英晶體石英晶體，具有非常穩(wěn)定，具有非常穩(wěn)定的固有頻率。的固有頻率。 將二氧化硅（將二氧化硅（SiO2）結晶體按一定的方向切割結晶體按一定的方向切割成很薄的晶片，再將晶片成很薄的晶片，再將晶片兩個對應的表面拋光和涂兩個對應的表面拋光和涂敷銀層，并作為兩個極引敷銀層，并作為兩個極引出管腳，加以封裝，就構出管腳，加以封裝，就構成石英晶體振蕩器，其結成石英晶體振蕩器，其結構示意圖和符號如圖示。構示意圖和符號如圖示。一、石英晶體的特點一、石英晶體的特點結構示意圖結構示意圖符

35、號符號壓電效應壓電效應：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)生機：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)生機械變形；若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應的方向上會械變形；若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應的方向上會產(chǎn)生一定的電場。產(chǎn)生一定的電場。壓電諧振壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時，振幅突然增加。時，振幅突然增加。1. 壓電效應和壓電振蕩壓電效應和壓電振蕩這一特定的頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱這一特定的頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率諧振頻率。2.石英晶體的等效電路和諧振頻率石英晶體的等效電路和諧振頻率符號符號串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧

36、振頻率LCf 21s并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率電抗頻率特性電抗頻率特性OfXfsfp容性容性容性容性感性感性0s00p121CCfCCCCLf 由于由于CC0 , 所以所以 fpfs。其。其Q值高，值高，穩(wěn)定度穩(wěn)定度 f / f0。等效電路等效電路二、石英晶體正弦波振蕩電路二、石英晶體正弦波振蕩電路1.并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路交流等效電路交流等效電路振蕩頻率振蕩頻率CCCCCCLf 000)(212121CCCCC 由于由于CCC 0s021fLCf 利用石英晶體的高品質因數(shù)的特點，構成利用石英晶體的高品質因數(shù)的特點，構成LC振蕩電路。振蕩電路。并聯(lián)型石英晶體振蕩

37、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，相當一個大電感，與之間，相當一個大電感，與C C1 1、C C2 2組成電容三點式振蕩器。由于石英晶體的組成電容三點式振蕩器。由于石英晶體的Q值很高，可達值很高，可達到幾千以上，所以電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。到幾千以上，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fX感性感性0fsfp容容性性+A+CC12LCs2. 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，正反呈電阻性，而且阻抗最小，正反饋最強，相移為零饋最強，相移為零

38、, ,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，且相移不為零，不滿足振蕩條件，電路不振蕩。不滿足振蕩條件，電路不振蕩。調節(jié)調節(jié) R 可改變反饋的強弱，可改變反饋的強弱，使電路滿足振蕩的幅值平衡條件。以獲得良好的正弦波。使電路滿足振蕩的幅值平衡條件。以獲得良好的正弦波。 U+VRRRRebbe122C(+)(+)石英晶體.oCC1(+)RRb1c(+)fX感性感性0fsfp容容性性8.2電壓比較器電壓比較器 1.電壓比較器將一個模擬量輸入電壓與一個參考電壓比較器將一個模擬量輸入電壓與一個參考電

39、壓進行比較，輸出只有兩種可能的狀態(tài)：高電平或低電電壓進行比較，輸出只有兩種可能的狀態(tài)：高電平或低電平。平。2.比較器中的集成運放一般工作在非線性區(qū)；處于比較器中的集成運放一般工作在非線性區(qū)；處于開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。3.分類：單限比較器、滯回比較器及窗口比較器。分類：單限比較器、滯回比較器及窗口比較器。8.2.1概述概述 4.比較器是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元，在比較器是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元，在 測量、控制、測量、控制、D/A和和A/D轉換電路中應用廣泛。轉換電路中應用廣泛。一、一、 電壓比較器的傳輸特性電壓比較器的傳輸特性1.電壓比較器的輸出電壓與輸入端的

40、電壓之間函數(shù)關系電壓比較器的輸出電壓與輸入端的電壓之間函數(shù)關系)(OIufu2.閾值電壓閾值電壓： UT當比較器的輸出電壓由一種狀態(tài)跳變?yōu)榱硪环N狀態(tài)所當比較器的輸出電壓由一種狀態(tài)跳變?yōu)榱硪环N狀態(tài)所對應的輸入電壓。對應的輸入電壓。3.電壓傳輸特性的三要素電壓傳輸特性的三要素(1)輸出電壓的高電平輸出電壓的高電平UOH和低電平和低電平UOL的數(shù)值。的數(shù)值。(2)閾值電壓的數(shù)值閾值電壓的數(shù)值UT。(3)當當uI變化且經(jīng)過變化且經(jīng)過UT時，時， uO躍變的方向。躍變的方向。二、理想運放的非線性工作區(qū)二、理想運放的非線性工作區(qū)+UOMuOuP uN NO UOM集成運放的電壓傳輸特性集成運放的電壓傳輸特

41、性在電壓比較器中，集成運放不是工作在開環(huán)在電壓比較器中，集成運放不是工作在開環(huán)狀態(tài)，就是工作在正反饋。狀態(tài)，就是工作在正反饋。三、電壓比較器的種類三、電壓比較器的種類1.1.單限比較器單限比較器電路只有一個閾值電壓，圖電路只有一個閾值電壓，圖示單限比較器的電壓傳輸特性示單限比較器的電壓傳輸特性。2. 滯回比較器滯回比較器 電路有兩個閾值電壓，當輸入電電路有兩個閾值電壓，當輸入電壓單方向變化時，壓單方向變化時，uO只躍變一次，只躍變一次，但但uI從小到大方向和從大到小的方從小到大方向和從大到小的方向的閾值電壓不同。圖示滯回比較向的閾值電壓不同。圖示滯回比較器的電壓傳輸特性。器的電壓傳輸特性。3.

42、 窗口比較器窗口比較器 電路有兩個閾值電壓，輸入電壓單電路有兩個閾值電壓，輸入電壓單一方向變化過程中，輸出電壓躍變兩次。一方向變化過程中，輸出電壓躍變兩次。圖示電壓傳輸特性，中間如開了窗口，圖示電壓傳輸特性，中間如開了窗口，稱窗口比較器。稱窗口比較器。8.2.2單限比較器單限比較器一、過零比較器一、過零比較器1. 過零比較器及其電壓傳輸特過零比較器及其電壓傳輸特性圖示過零比較器及其電壓傳輸特性圖示過零比較器及其電壓傳輸特性?？梢姡??？梢姡敭?uI 0 時，時，uO = - - UOM 。uIuO+UOM- -UOMOOMOMOT 0UUu;U 或或為為注：注：要獲得與（要獲得與（b）圖相反

43、的電壓傳輸特）圖相反的電壓傳輸特性，將（性，將（a）圖輸入與地對調。）圖輸入與地對調。（a）(b)2. 電壓比較器輸入級的保護電路電壓比較器輸入級的保護電路為了限制集成運放的差模輸入電壓，保護其輸入級，為了限制集成運放的差模輸入電壓，保護其輸入級，可加二極管限幅電路?？杉佣O管限幅電路。3. 電壓比較器的輸出限幅電路電壓比較器的輸出限幅電路常根據(jù)需要，在集成運放的輸出端加穩(wěn)壓管限幅電路。常根據(jù)需要，在集成運放的輸出端加穩(wěn)壓管限幅電路。圖中圖中R為限流電阻，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應小于為限流電阻，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應小于UOM 。(a)圖中，圖中，。時時，時時，)(,0);(,0DZ2OLoOMoIDZ1O

44、HoOMoIUUUuUuuUUUuUuu （1）若要求）若要求UZ1=UZ2可采用兩只特性相同而又制可采用兩只特性相同而又制作在一起的穩(wěn)壓管如圖（作在一起的穩(wěn)壓管如圖（b）。穩(wěn)定電壓為）。穩(wěn)定電壓為。時時，當當時時，當當 00ZOLOIZOHOIUUuu;UUuu (2)限幅電路的穩(wěn)壓管跨接在限幅電路的穩(wěn)壓管跨接在集成運放的輸出端和反相輸集成運放的輸出端和反相輸入端之間，如圖示。入端之間，如圖示。DZ構成構成負反饋通路，集成運放工作負反饋通路，集成運放工作在線性區(qū)，在線性區(qū)， 。ZRNiiu 虛虛地地，注：注：。ZU 電路的優(yōu)點：電路的優(yōu)點：（1）集成）集成運放的凈輸入電壓與凈輸入電流均為近似

45、運放的凈輸入電壓與凈輸入電流均為近似零，從而保護了輸入級零，從而保護了輸入級; ;（2）集成）集成運放沒有工作在非線性區(qū)，因而在輸入電壓運放沒有工作在非線性區(qū)，因而在輸入電壓過零時，其內部的晶體管不需從截止區(qū)逐漸進入飽和過零時，其內部的晶體管不需從截止區(qū)逐漸進入飽和區(qū)，或從飽和區(qū)逐漸進入截止區(qū)，所以提高了輸出電區(qū)，或從飽和區(qū)逐漸進入截止區(qū)，所以提高了輸出電壓的變化速度。壓的變化速度。問題：問題：過零比較器如圖所示，過零比較器如圖所示，輸入為正負對稱的正弦波時，輸入為正負對稱的正弦波時，輸出波形是怎樣的？輸出波形是怎樣的？vIOT 2 3 4 ttvOVOHOVOL傳輸特性傳輸特性uIuO+UO

46、pp - -UOppO+UZ- -UZ將正弦波變?yōu)榫匦尾▽⒄也ㄗ優(yōu)榫匦尾≧1R2二、一般單限比較器二、一般單限比較器uIuO+UOM-UOMO+UZ-UZREF12URR 圖示單限比較器，圖示單限比較器，REFU為外加參數(shù)電壓。為外加參數(shù)電壓。REF212I211NURRRuRRRu REF12TPN, 0URRUuu 則閾值電壓則閾值電壓令令（1）可見，改變）可見，改變UREF的大小和極性，的大小和極性，以及以及R1和和R2的大小，就可改變的大小，就可改變UT的大的大小和極性。小和極性。（2）若要改變）若要改變uI過過UT時時uO的躍變方的躍變方向，應將集成運放的同相輸入端與向，應將集成運

47、放的同相輸入端與反相輸入端反相輸入端 外接電路互換。外接電路互換。（3）過零比較器是）過零比較器是UT=0的單限比較器。的單限比較器。存在干擾時單限比較器的存在干擾時單限比較器的 uI、uO 波形波形單限比較器的單限比較器的作用作用：檢測輸入的模擬信號是否達：檢測輸入的模擬信號是否達到某一給定電平。到某一給定電平。缺點缺點：抗干擾能力差。：抗干擾能力差。解決辦法解決辦法： 采用具有采用具有滯回滯回 傳輸特性的比較器。傳輸特性的比較器。結論結論：分析電壓傳輸特性三要素法分析電壓傳輸特性三要素法（1）通過集成運放輸出端所接的限幅電路來確定電壓比）通過集成運放輸出端所接的限幅電路來確定電壓比較器的較

48、器的UOH和和UOL。（2）寫出集成運放）寫出集成運放uP和和uN的表達式，令的表達式，令uP=uN，解得輸入，解得輸入電壓就是閾值電壓電壓就是閾值電壓UT。（3）uO是在是在uI過過UT時的躍變方向決定于時的躍變方向決定于uI作用于集成運放的作用于集成運放的哪個輸入端。當哪個輸入端。當uI從反相輸入端輸入（或通過電阻接反相輸從反相輸入端輸入（或通過電阻接反相輸入端）時，入端）時，。OLOTIOHOTI,;,UuUuUuUu 當當uI從同相輸入端（或通過電阻接同相輸入端）時，從同相輸入端（或通過電阻接同相輸入端）時，。， ;OHOTIOLOTIUu,UuUuUu 例例8.2.1在圖在圖8.2.

49、6所示電路中，所示電路中，UZ=6V ，在圖在圖8.2.7中中所示電路中，所示電路中， R1= R2 =5k ，基準電壓基準電壓UREF=2V ，穩(wěn)壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓管的穩(wěn)定電壓UZ=5V ；它們的輸入電壓均為圖它們的輸入電壓均為圖8.2.8（a）所示的三角波。試畫出圖所示的三角波。試畫出圖8.2.6所示電路的輸出電壓所示電路的輸出電壓u01和和圖圖8.2.7所示電路的輸出電壓所示電路的輸出電壓u02 解解圖圖8.2.6為過零比較器為過零比較器圖圖8.2.7為一般單限比較器為一般單限比較器VURRU2REF21T圖圖8.2.8例例8.2.1波形圖波形圖R1R28.2.3滯回比較器滯回比較器一、

50、從反相輸入端輸入的滯回比較器電路一、從反相輸入端輸入的滯回比較器電路計算閾值電壓計算閾值電壓UTZ211TURRRU電壓傳輸特性電壓傳輸特性uo從從+ +UZ躍變到躍變到- -UZ的的 閾值電壓為閾值電壓為+UTuo從從- -UZ躍變到躍變到+ +UZ的的 閾值電壓為閾值電壓為-UTuI在在-UT與與+UT之間增加或減小之間增加或減小, uO不發(fā)生變化不發(fā)生變化UREF 為參考電壓；為參考電壓； uI 為輸入電壓；輸出電為輸入電壓；輸出電壓壓 uO 為為 +UZ 或或 - -UZ。當當 uP = uN N 時，輸出電壓時，輸出電壓的狀態(tài)發(fā)生跳變。的狀態(tài)發(fā)生跳變。ZF22REFF2FuRRRUR

51、RRuP比較器有兩個不同的門限電比較器有兩個不同的門限電平，故傳輸特性呈滯回形狀。平，故傳輸特性呈滯回形狀。 +UZuIuO - -UZOUT- -UT+ +圖圖 8.2.10滯回比較器滯回比較器二、加了參考電壓的二、加了參考電壓的滯回比較器滯回比較器若若 uO= UZ ，當當 uI 逐漸減小逐漸減小時，使時，使 uO 由由 UZ 跳跳變?yōu)樽優(yōu)?UZ 所需的門限電平所需的門限電平 UT ZF22REFF2FTURRRURRRU 回差回差( (門限寬度門限寬度) ) UT ：ZF22TTT2URRRUUU 若若 uO = UZ ，當當 uI 逐漸增大逐漸增大時，使時，使 uO 由由 + +UZ

52、跳變跳變?yōu)闉?- -UZ 所需的門限電平所需的門限電平 UT+ZF22REFF2FTURRRURRRU 已知輸入波形和電壓傳輸特性，分析輸出電壓的波形已知輸入波形和電壓傳輸特性，分析輸出電壓的波形。 UZ 9VV3URRRUZ211T8.2.28.2.4 窗口比較器窗口比較器參考電壓參考電壓 UREF1 UREF2若若 uI 低于低于 UREF2 ，運放運放 A1 輸出低電平，輸出低電平，A2 輸出高電平，輸出高電平，二極管二極管 VD1 截止，截止，VD2導通，導通，輸出電壓輸出電壓 uO 為高電平；為高電平；若若 uI 高于高于 UREF1 ，運放運放 A1 輸出高電平，輸出高電平，A2

53、輸出低電輸出低電平，二極管平，二極管 VD2 截止，截止，VD1 導通，輸出電壓導通，輸出電壓 uO 為高電平；為高電平；圖圖 8.2.13雙限比較器雙限比較器( (a) )前面的比較器在輸入電壓單一方向變化時，輸出電壓只躍前面的比較器在輸入電壓單一方向變化時，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測出輸入電壓是否在二個電壓之間。變一次，因而不能檢測出輸入電壓是否在二個電壓之間。當當 uI 高于高于 UREF2 而低于而低于 UREF1 時時 ，運放，運放 A1、 A2 均輸出均輸出低電平，二極管低電平，二極管 VD1 、VD2 均均截止，輸出電壓截止，輸出電壓 uO 為低電平；為低電平；上門限電平上

54、門限電平 UTH = UREF1 ；下門限電平下門限電平 UTL = UREF2 。uIuOOUTHUTL綜上所述，雙限比較器在輸入信號綜上所述，雙限比較器在輸入信號 uI UREF1 時，輸出為高電平；而當時，輸出為高電平；而當 UREF2 uI UREF1 時，輸出為低電平。時，輸出為低電平。圖圖 8.2.13( (b) )8.2.5集成電壓比較器集成電壓比較器一、集成電壓比較器的主要特點和分類：一、集成電壓比較器的主要特點和分類：1. 具有較高的開環(huán)差模增益；具有較高的開環(huán)差模增益；2. 具有較快的響應速度；具有較快的響應速度；3. 具有較高的共模抑制比和允許共模輸入電壓較高；具有較高的

55、共模抑制比和允許共模輸入電壓較高；4. 具有較低的失調電壓、失調電流及較低的溫漂。具有較低的失調電壓、失調電流及較低的溫漂。分類：分類：單、雙和四電壓比較單、雙和四電壓比較通用型、高速型、低電壓型和高精度型通用型、高速型、低電壓型和高精度型普通、集電極（或漏極）開路輸出或互補輸出型普通、集電極（或漏極）開路輸出或互補輸出型（1）在電壓比較器中，集成運放多工作在非線性區(qū)，輸出）在電壓比較器中，集成運放多工作在非線性區(qū)，輸出電壓只有高電平和低電平兩種可能的情況。電壓只有高電平和低電平兩種可能的情況。（2）通常用電壓傳輸特性來描述輸出電壓與輸入電壓的函）通常用電壓傳輸特性來描述輸出電壓與輸入電壓的函

56、數(shù)關系。數(shù)關系。（3）電壓傳輸特性的三個要素是輸出電壓的高、低電平，）電壓傳輸特性的三個要素是輸出電壓的高、低電平，閾值電壓和輸出電壓的躍變方向。輸出電壓的高、低電平閾值電壓和輸出電壓的躍變方向。輸出電壓的高、低電平?jīng)Q定于限幅電路；令決定于限幅電路；令uP=uN所求出的所求出的uI就是閾值電壓；就是閾值電壓； uI等等于閾值電壓時輸出電壓的躍變方向決定于輸入電壓作用于于閾值電壓時輸出電壓的躍變方向決定于輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端同相輸入端還是反相輸入端。結論：結論：二、集成電壓比較器的基本接法二、集成電壓比較器的基本接法1.通用型集成電壓比較器通用型集成電壓比較器AD790 引腳圖

57、引腳圖+12V單單電源供電源供電，邏電，邏輯電源輯電源為為5V。 5V雙雙電電 源供電，源供電，邏輯電源為邏輯電源為5V。1 15V雙電雙電源供電，邏源供電，邏輯電源為輯電源為5V。2.集電極開路集成電壓比較器集電極開路集成電壓比較器LM119金屬封裝的管腳圖金屬封裝的管腳圖反相輸入反相輸入2同相輸入同相輸入2電路為雙限比較器，電路為雙限比較器，能實現(xiàn)線與功能能實現(xiàn)線與功能圖圖8.2.16由由LM119構成的雙限比較器及構成的雙限比較器及其電壓傳輸特性其電壓傳輸特性8.3非正弦波非正弦波：矩形波、三角波、尖頂波和階梯波等：矩形波、三角波、尖頂波和階梯波等幾種常見的非正弦波幾種常見的非正弦波非正

58、弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路8.3.1矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路是其它非正弦波發(fā)生電路的基礎。矩形波發(fā)生電路是其它非正弦波發(fā)生電路的基礎。一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理1.電路的組成電路的組成 （1）電壓比較器：因矩形）電壓比較器：因矩形波電壓只有高、低電平兩個狀波電壓只有高、低電平兩個狀態(tài)（反相輸入滯回比較器）。態(tài)（反相輸入滯回比較器）。 （2）反饋電路：因產(chǎn)生振蕩，）反饋電路：因產(chǎn)生振蕩，就要求輸出的兩種狀態(tài)自動的相就要求輸出的兩種狀態(tài)自動的相互轉換（互轉換（R、C充放電電路）。充放電電路）。 （3）RC延時電路：因輸出狀態(tài)要按一定時間間隔交替變延時電路：因輸

59、出狀態(tài)要按一定時間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延時環(huán)節(jié)來確定每化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延時環(huán)節(jié)來確定每一種狀態(tài)維持的時間（一種狀態(tài)維持的時間（R、C充放電電路）。充放電電路）。二、工作原理二、工作原理設設 t = 0 時，時，uC = = 0，uO = + UZ則則Z211URRRu tOuCZ211URRR Z211URRR OuOZU ZU tu+u 當當 u = uC = u+ 時，時，t1t2Z211URRRu 則則當當 u = uC = u+ 時，輸出又時，輸出又一次跳變，一次跳變， uO = + UZ輸出跳變，輸出跳變， uO = UZ2T2T三、振蕩

60、周期三、振蕩周期電容的充放電規(guī)律：電容的充放電規(guī)律： )(e)()0()( CtCCCuuutu 對于放電，對于放電，Z211) 0(URRRuC Z)(UuC RC 解得：解得：)21ln(221RRRCT 結論：改變充放電回路的時間常數(shù)及滯回比較器的電結論：改變充放電回路的時間常數(shù)及滯回比較器的電阻，即可改變振蕩周期。阻，即可改變振蕩周期。t1t22T2TtOuCZ211URRR Z211URRR OuOZU ZU tt3圖圖 8.3.4振蕩頻率振蕩頻率f=1/TZ211)2(URRRTuC四、占空比可調的矩形波發(fā)生電路四、占空比可調的矩形波發(fā)生電路圖圖 8.3.5a使電容的充、放電時間常