第八章波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換PPT課件

1、第八章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換8.1 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 信號的轉(zhuǎn)換信號的轉(zhuǎn)換8.18.1 正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成一、正弦波振蕩的條件和電路的組成二、二、RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路三、三、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1. 正弦波振蕩的條件 無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。 與負(fù)反饋放大電路振蕩的不同之處：在正弦波振蕩

2、電路與負(fù)反饋放大電路振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。在電擾動下，對于某一特定頻率在電擾動下，對于某一特定頻率f0的信號形成正反饋：的信號形成正反饋：oioXXX 由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達(dá)到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。終達(dá)到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。1. 正弦波振蕩的條件211FAnFAFA 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即電路的輸出量自維持，即ooXFAX幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件1FA起振條件：起

3、振條件： 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在，且在合閘通電時對于合閘通電時對于f= f0信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。即滿足起振條件。2. 起振與穩(wěn)幅：輸出電壓從幅值很小、含有豐富頻率，到輸出電壓從幅值很小、含有豐富頻率，到僅有一種頻率且幅值由小逐漸增大直至穩(wěn)幅。僅有一種頻率且幅值由小逐漸增大直至穩(wěn)幅。很多種頻率很多種頻率頻率逐漸變頻率逐漸變?yōu)閱我粸閱我徽穹絹碓酱笳穹絹碓酱筅呌诜€(wěn)幅趨于穩(wěn)幅2. 起振與穩(wěn)幅1FA電路如何從起振到穩(wěn)幅？電路如何從起振到穩(wěn)幅？)(ifXXoXooXFAAFAF穩(wěn)定的

4、穩(wěn)定的振幅振幅非線性環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)的必要性！的必要性！3. 基本組成部分1) 放大電路：放大作用放大電路：放大作用2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4) 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅1) 是否存在主要組成部分；是否存在主要組成部分；2) 放大電路能否正常工作，即是否有合適的放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點，信號是否點，信號是否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路可能正常傳遞，沒有被短路或斷路；3) 是否滿足相位條件，即是否存在是否滿足相位條件，即是否存在 f0，

5、是否可能振蕩，是否可能振蕩 ；4) 是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。常合二為一常合二為一4、分析方法相位條件的判斷方法：瞬時極性法瞬時極性法斷開反饋，在斷開處給放大電路加斷開反饋，在斷開處給放大電路加 ff0的信號的信號Ui，且規(guī)且規(guī)定其極性，然后根據(jù)定其極性，然后根據(jù) Ui的極性的極性 Uo的極性的極性 Uf的極性的極性若若Uf與與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩?？赡墚a(chǎn)生自激振蕩。 在多數(shù)正弦波振蕩電路在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓

6、量。反饋量均為電壓量。 iU極性？極性？5. 分類常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1) RC正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路：1兆赫兆赫以下以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫幾百幾百兆赫兆赫3) 石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定二、RC 正弦波振蕩電路1. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段低頻段高頻段高頻段900 0Ff，Uf900 Ff，UfUo.Uf.I.Uo.Uf.I. 在頻率從在頻率從0中必有一個頻率中必有一個頻率f0，F(xiàn)0。CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCFRC串并聯(lián)選頻

7、網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當(dāng)當(dāng) f=f0時，不但時，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。F)( j31 21000ffffFRCf，則令1)是否可用共射放大電路？是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級共射放大電路？是否可用兩級共射放大電路？2. 電路組成 應(yīng)為應(yīng)為RC 串并聯(lián)網(wǎng)路配一個電壓放大倍數(shù)略大于串并聯(lián)網(wǎng)路配一個電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于阻趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。的放大電路。不符合相位條件不符合相位條件不符合幅值條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出輸入

8、電阻小、輸出電阻大，影響電阻大，影響f0 可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使電壓放大倍數(shù)大于電壓放大倍數(shù)大于3，且，且Ri大、大、Ro小，對小，對f0影響小影響小3.3. RC 橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）用同相比例運算電路作放大電路。用同相比例運算電路作放大電路。 因同相比例運算電路有非常好的因同相比例運算電路有非常好的線性度，故線性度，故 R 或或 Rf 用熱敏電阻，或用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。文氏橋振蕩文氏橋振蕩器的特點？器的特點？1f2RR 以以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)、并引入電串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)、并引入

9、電壓串聯(lián)負(fù)反饋，兩個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，一對頂點作為輸出電壓串聯(lián)負(fù)反饋，兩個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，一對頂點作為輸出電壓，一對頂點作為放大電路的凈輸入電壓，就構(gòu)成文氏橋壓，一對頂點作為放大電路的凈輸入電壓，就構(gòu)成文氏橋振蕩器。振蕩器。頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器 改變電容以粗調(diào)，改變電改變電容以粗調(diào)，改變電位器滑動端以微調(diào)。位器滑動端以微調(diào)。 加穩(wěn)壓管可以限制輸出電加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰壓的峰-峰值。峰值。同軸同軸電位器電位器討論一：合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路討論二：判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？RC 移項式電路移項式電路RC 雙

10、雙T選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)iU 選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)是兩個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)是兩個網(wǎng)絡(luò)。1) RC 移相電路有幾級才移相電路有幾級才可能產(chǎn)生正弦波振蕩？可能產(chǎn)生正弦波振蕩？2) 若若R 和和C 互換呢？互換呢？正反饋正反饋網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)選頻選頻網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)三、LC 正弦波振蕩電路 1. LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性LCfCLRQ 2110 ， 理想理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時呈純阻性，且并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時呈純阻性，且阻抗無窮大。阻抗無窮大。LCf 210諧振頻率為諧振頻率為在損耗較小時，品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率在損耗較小時，品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率損耗損耗 在在ff0時，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電時，電容和電感中電

11、流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少？阻為多少？ 構(gòu)成正弦波構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡振蕩電路最簡單的做法是通單的做法是通過變壓器引入過變壓器引入反饋。反饋。附加相移附加相移LC選頻放大電路正弦波振蕩電路 當(dāng)當(dāng) f=f0時，電時，電壓放大倍數(shù)的數(shù)壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加值最大，且附加相移為相移為0。放大電路放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)Uo共射電路共射電路A=-2. 變壓器反饋式電路)(0iffUfUC1是必要的嗎？是必要的嗎？特點：特點： 易振，波形較好；耦合不緊密，易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：

12、波振蕩的步驟：1) 是否存在四個組成部分是否存在四個組成部分2) 放大電路是否能正常工作放大電路是否能正常工作3) 是否滿足相位條件是否滿足相位條件4) 是否可能滿足幅值條件是否可能滿足幅值條件 為使為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。電路。必須有合適的同銘端！必須有合適的同銘端！為什么用分立元為什么用分立元件放大電路件放大電路如何組成？如何組成？3. 電感反饋式電路反饋電壓取自哪個線圈？反饋電壓取自哪個線圈？反饋電壓的極性？反饋電壓的極性？)(0iffUfU必要嗎？必要嗎？ 電感的三個抽頭分別接晶電感的三個抽頭分別接晶體管的三個

13、極，故稱之為電體管的三個極，故稱之為電感三點式電路。感三點式電路。電路特點？電路特點？3. 電感反饋式電路特點：耦合緊密，易振，振特點：耦合緊密，易振，振幅大，幅大，C 用可調(diào)電容可獲得用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。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，因為放大電路的輸入電FANFA 1 由于電感對高頻信號呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高由于電感對高頻信號呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。4. 電容反饋式（電容三點式）電路

14、iUfU)(2121210CCCCLf 若要振蕩頻率高，則若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)?shù)娜≈稻鸵　．?dāng)電容電容減減小到一定程度小到一定程度時時，晶體管的極間電容將并聯(lián)在，晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和和C2上，影上，影響振蕩頻率。響振蕩頻率。LCfCCCC21 021，則且若特點：特點：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。C與放大電路參數(shù)無關(guān)與放大電路參數(shù)無關(guān)作用？作用？四、石英晶體正弦波振蕩電路SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。壓電效應(yīng)和壓電振蕩：機械變形和電場的關(guān)系壓電效應(yīng)和壓電振

15、蕩：機械變形和電場的關(guān)系固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性容性感性感性阻性阻性LCffCC21 ps0，故因 一般一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的為幾百，石英晶體的Q可達(dá)可達(dá)104106；前者；前者f/f為為105，后者可達(dá)，后者可達(dá)10101011。1. 石英晶體的特點2. 電路 石英晶體工作在哪個區(qū)？石英晶體工作在哪個區(qū)？ 是哪種典型的正弦波振蕩是哪種典型的正弦波振蕩電路？電路？ 石英晶體工作在哪個區(qū)？石英晶體工作在哪個區(qū)？ 兩級放大電路分別為哪種兩級放大電路分別為哪種基本接法？基本接法？ C1的作用？的作用？（1）并聯(lián)型電

16、路）并聯(lián)型電路（2）串聯(lián)型電路）串聯(lián)型電路討論三：改錯，使電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩：改錯，使電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩同名端對嗎？同名端對嗎？放大電路能放大嗎？放大電路能放大嗎？各電容的作用？各電容的作用？討論四同銘端？同銘端？iU能產(chǎn)生正弦能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？波振蕩嗎？“判振判振”時的注意事項：時的注意事項：1. 放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；2. 斷開反饋，在斷開處加斷開反饋，在斷開處加 f=f0的輸入電壓；的輸入電壓；3. 找出在哪個元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。找出在哪個元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。三個電

17、路有什么相同之處？這樣的電路形式有什么三個電路有什么相同之處？這樣的電路形式有什么好處？好處？8.28.2 電壓比較器一、概述一、概述二、單限比較器二、單限比較器三、滯回比較器三、滯回比較器四、窗口比較器四、窗口比較器五、集成電壓比較器五、集成電壓比較器一、概述1. 電壓比較器的功能：比較電壓的大小。：比較電壓的大小。 輸入電壓是模擬信號；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高輸入電壓是模擬信號；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況，為二值信號。使輸出產(chǎn)生躍變的輸電平和低電平兩種情況，為二值信號。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。入電壓稱為閾值電壓。 廣泛用于各種報警電路。廣泛用于各

18、種報警電路。2. 電壓比較器的描述方法 :電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uOf(uI)電壓傳輸特性的三個要素：電壓傳輸特性的三個要素：（1）輸出高電平）輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL（2）閾值電壓）閾值電壓UT（3）輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓躍變的方向）輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓躍變的方向3. 幾種常用的電壓比較器（1）單限比較器：只有一個閾值電壓）單限比較器：只有一個閾值電壓（3）窗口比較器：）窗口比較器： 有兩個閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時輸出電壓躍變兩次。有兩個閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時輸出電壓躍變兩次。（2）滯回比較器：具有滯回特性）滯回比較器：具有滯回特性 輸入電壓

19、的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。T2T1UUU回差電壓：回差電壓：4、集成運放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋理想運放工作在非線性區(qū)的特點：理想運放工作在非線性區(qū)的特點：1) 凈輸入電流為凈輸入電流為02) uP uN時，時， uOUOM uP 0 時時 uO UOM; uI 0 時時 uO UOM 集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運放的輸入級，需加輸入端限

20、幅電路。放的輸入級，需加輸入端限幅電路。二極管限幅電路使凈輸二極管限幅電路使凈輸入電壓最大值為入電壓最大值為UD1. 過零比較器必要嗎？必要嗎？輸出限幅電路 為適應(yīng)負(fù)載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。為適應(yīng)負(fù)載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)UOH UOL UZUOH UZ UOL UD 不可缺少！不可缺少！為使為使UOL接近接近0，怎么辦？怎么辦？鍺管鍺管輸出限幅電路uO UZ（1）保護(hù)輸入端）保護(hù)輸入端（2）加速集成運放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換）加速集成運放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換電壓比較器的分析方法：（1 1）寫出寫出 uP、uN的表達(dá)式，的表達(dá)式，令令uP

21、 uN，求解出的求解出的 uI即為即為UT；（2 2）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；（3 3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出輸出電壓電壓的躍變方向。的躍變方向。2. 一般單限比較器，得令0PNI211REF212NuuuRRRURRRu（1）若要）若要UTURH時，時，uO1= uO2= UOM，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止；截止； uO= UZ。當(dāng)當(dāng)uIURL時，時，uO2= uO1= UOM，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止；截止； uO= UZ 。當(dāng)當(dāng)URLuI URH時，時， uO

22、1= uO2= UOM，D1、D2均截均截止；止； uO= 0。特點：特點：1. 無需限幅電路，根據(jù)所需輸出高、低電平確定電源電壓；無需限幅電路，根據(jù)所需輸出高、低電平確定電源電壓；2. 可直接驅(qū)動集成數(shù)字電路；可直接驅(qū)動集成數(shù)字電路；3. 應(yīng)用靈活，可具有選通端；應(yīng)用靈活，可具有選通端；CCVEEV五、集成比較器某型號集成比較器的等效電路某型號集成比較器的等效電路4. 響應(yīng)速度快；響應(yīng)速度快；5. 電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。討論二：電路的識別及電壓傳輸特性的求解 已知某型號集成電壓比較器內(nèi)部等效電路如圖（已知某型號集成電壓比較器內(nèi)部等

23、效電路如圖（a）所示，）所示，試試判斷各電路屬于哪種類型電壓比較器，判斷各電路屬于哪種類型電壓比較器，標(biāo)出標(biāo)出2、3的極性，的極性，并求解圖（并求解圖（b）（）（e）各電路的電壓傳輸特性。）各電路的電壓傳輸特性。若要有選通端，則若要有選通端，則應(yīng)如何修改？應(yīng)如何修改？uC討論三：從電壓傳輸特性識別電路，畫波形 已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫出各，畫出各電路輸出電壓的波形。電路輸出電壓的波形。 你能分別組成具有圖你能分別組成具有圖示電壓傳輸特性的電壓

24、示電壓傳輸特性的電壓比較器電路嗎？比較器電路嗎？同相輸入同相輸入單限比較器單限比較器反相輸入反相輸入滯回比較器滯回比較器窗口窗口比較器比較器討論四：帶有二極管電路的分析方法AuIUREFuO 首先應(yīng)判斷二極管的工作狀態(tài)，它們決定于集成運放首先應(yīng)判斷二極管的工作狀態(tài)，它們決定于集成運放的輸出電壓是高電平還是低電平。的輸出電壓是高電平還是低電平。UT=？ UOL=？ UOH=？討論五：電子電路時測量信號的選擇電子電路時測量信號的選擇 現(xiàn)有信號：現(xiàn)有信號： 通頻帶內(nèi)某一頻率的交流小信號；通頻帶內(nèi)某一頻率的交流小信號； 頻率很低（如頻率很低（如10Hz）且幅值足夠大的三角波或鋸齒波；）且幅值足夠大的三

25、角波或鋸齒波； 固定的小幅值且足夠頻率范圍的交流小信號；固定的小幅值且足夠頻率范圍的交流小信號； 足夠幅值的階躍信號。足夠幅值的階躍信號。請在括號內(nèi)填寫上述信號、中的一種。請在括號內(nèi)填寫上述信號、中的一種。 （1）測量集成運放的轉(zhuǎn)換速率）測量集成運放的轉(zhuǎn)換速率SR，應(yīng)用，應(yīng)用 ； （2）測量放大電路的電壓放大倍數(shù)，應(yīng)用）測量放大電路的電壓放大倍數(shù)，應(yīng)用 ； （3）測量放大電路的輸入電阻和輸出電阻，應(yīng)用）測量放大電路的輸入電阻和輸出電阻，應(yīng)用 ； （4）測量放大電路的通頻帶，應(yīng)用）測量放大電路的通頻帶，應(yīng)用 ； （5）放大電路的電壓傳輸特性，應(yīng)用）放大電路的電壓傳輸特性，應(yīng)用 。討論六：利用Mu

26、ltisim分析電壓傳輸特性R110kohmR210kohmR3810ohmuoU1XFG1V13 V XSC1ABGTD17.4 V D27.4 V 8.3 非正弦波發(fā)生電路一、常見的非正弦波一、常見的非正弦波二、矩形波發(fā)生電路二、矩形波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路五、波形變換電路五、波形變換電路一、常見的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波鋸齒波鋸齒波尖頂波尖頂波階梯波階梯波矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。通過什么電路可將矩形波變?yōu)槠渌鼛追N波形？通過什么電路可將矩形波變?yōu)槠渌鼛追N波形

27、？二、矩形波發(fā)生電路 輸出輸出無穩(wěn)態(tài)無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)有兩個暫態(tài)；若輸出為高電平時；若輸出為高電平時定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。1. 基本組成部分 （1）開關(guān)電路）開關(guān)電路：因為輸出只有高電平和低電平：因為輸出只有高電平和低電平兩種情況，即兩個暫態(tài)；故采用電壓比較器。兩種情況，即兩個暫態(tài)；故采用電壓比較器。 （2）反饋網(wǎng)絡(luò)）反饋網(wǎng)絡(luò)：因需自控，在輸出為某一暫態(tài)：因需自控，在輸出為某一暫態(tài)時孕育翻轉(zhuǎn)成另一暫態(tài)的條件，故應(yīng)引入反饋。時孕育翻轉(zhuǎn)成另一暫態(tài)的條件，故應(yīng)引入反饋。 （3）延遲環(huán)節(jié)）延遲環(huán)節(jié)：要使兩個暫態(tài)均維持一定的時：要使兩個暫態(tài)均

28、維持一定的時間，故采用間，故采用RC環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)實現(xiàn)實現(xiàn)，從而決定振蕩頻率，從而決定振蕩頻率 。2. 電路組成Z211TURRRU正向充電：正向充電： uO（+UZ）RC地地反向充電：反向充電： 地地C R uO（UZ）RC 回路回路ZU滯回比較器滯回比較器ZU3. 工作原理：分析方法 設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，看是否能自動翻設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，看是否能自動翻轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。 電路合閘通電，分析電路是否有兩個暫態(tài)，而無電路合閘通電，分析電路是否有兩個暫態(tài)，而無穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)。 設(shè)合閘通電時電容上電壓為設(shè)合閘通電時電容上電壓為0，uO上升，則產(chǎn)生

29、正反饋過程：上升，則產(chǎn)生正反饋過程： uO uP uO ，直至直至 uOUZ， uP+UT，為，為第一暫態(tài)。第一暫態(tài)。3. 工作原理： 電容正向充電，電容正向充電，t uN，t ， uN UZ；但當(dāng)?shù)?dāng)uN +UT時，再增大，時，再增大， uO從從+ UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)閁Z， uPUT，電路電路進(jìn)入進(jìn)入第二暫態(tài)第二暫態(tài)。 電容反向充電，電容反向充電，t uN，t ， uN UZ；但當(dāng)?shù)?dāng)uN UT時，再減小，時，再減小， uO從從 UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ， uP+UT，電路電路返回第一暫態(tài)返回第一暫態(tài)。第一暫態(tài)第一暫態(tài)：uOUZ， uP+UT。求出、終了值、時間常數(shù)，根據(jù)三要素，即起始值)21l

30、n(2213RRCRT%50kTTq占空比脈沖寬度脈沖寬度4. 波形分析5. 占空比可調(diào)電路為了占空比調(diào)節(jié)范圍大，為了占空比調(diào)節(jié)范圍大，R3應(yīng)如何取值？應(yīng)如何取值？ 正向充電和反向充電時間常數(shù)可正向充電和反向充電時間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。調(diào)，占空比就可調(diào)。三、三角波發(fā)生電路 1. 電路組成 用積分運算電路可將方波變?yōu)槿遣?。用積分運算電路可將方波變?yōu)槿遣?。兩個兩個RC環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)實際電路將兩個實際電路將兩個RC 環(huán)節(jié)合二為一環(huán)節(jié)合二為一為什么采用同相輸為什么采用同相輸入的滯回比較器？入的滯回比較器？ZUuO要取代要取代uC，必須改變輸入端。，必須改變輸入端。集成運放應(yīng)用電路的分析方法：集成運放

31、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，性能估算化整為零（分塊），分析功能（每塊），統(tǒng)觀整體，性能估算2. 工作原理滯回比較器滯回比較器積分運算電路積分運算電路求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素 UOH =UOL =UZ ，uI作用于集成運放的同相輸入端，求作用于集成運放的同相輸入端，求 UT： )()(11O12O13OtuttuCRu代入，求出，將令ZO1N1P1O212O1211P10UuuuuRRRuRRRuZ21TURRU)()(11O12O13OtuttuCRu 合閘通電，通常合閘通電，通常C 上電壓為上電壓為0。設(shè)。設(shè)u

32、O1 uP1 uO1，直至，直至uO1 UZ（第一暫態(tài)第一暫態(tài)）；積分電路反向積分，）；積分電路反向積分，t uO，一旦，一旦uO過過 UT ，uO1從從 UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ （第二暫態(tài)第二暫態(tài)） 。 積分電路正向積分，積分電路正向積分，t uO， 一旦一旦uO過過 UT ， uO1從從 UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ ，返回第一暫態(tài)返回第一暫態(tài)。重復(fù)上述過程，產(chǎn)生周期性的。重復(fù)上述過程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。變化，即振蕩。 O212O1211P1uRRRuRRRu電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，uP1=?三角波發(fā)生電路的振蕩原理3. 波形分析)(21TZ3TUTUCRU2314RCRRT 如

33、何調(diào)整三角波的幅值和頻率？如何調(diào)整三角波的幅值和頻率？怎樣修改可獲得鋸齒波？怎樣修改可獲得鋸齒波？ “理性地調(diào)試?yán)硇缘卣{(diào)試”：哪：哪些參數(shù)與幅值有關(guān)？哪些參數(shù)與幅值有關(guān)？哪些參數(shù)與頻率有關(guān)？先些參數(shù)與頻率有關(guān)？先調(diào)哪個參數(shù)？調(diào)哪個參數(shù)？T/2四、鋸齒波發(fā)生電路1. R3應(yīng)大些？小些？應(yīng)大些？小些？2. RW的滑動端在最上的滑動端在最上端和最下端時的波形？端和最下端時的波形？T3. R3短路時的波形？短路時的波形？若由輸入電壓確定，則將電壓轉(zhuǎn)換為頻率若由輸入電壓確定，則將電壓轉(zhuǎn)換為頻率五、波形變換電路1. 利用基本電路實現(xiàn)波形變換 正弦波變方波、變矩形波、變二倍頻，方波變?nèi)遣?，正弦波變方波、?/p>

34、矩形波、變二倍頻，方波變?nèi)遣ǎ?三角波變方波，固定頻率的三角波變正弦波三角波變方波，固定頻率的三角波變正弦波如何得到？如何得到？利用利用電子電子開關(guān)開關(guān)改變改變比例比例系數(shù)系數(shù)2. 三角波變鋸齒波：二倍頻二倍頻 三角波用傅立葉級數(shù)展開，除基波外，還含有三角波用傅立葉級數(shù)展開，除基波外，還含有3 3次、次、5 5次次諧波。諧波。3. 三角波變正弦波若輸入信號的頻率變化不大，則可用濾波法實現(xiàn)。若輸入信號的頻率變化不大，則可用濾波法實現(xiàn)。范圍是什么？范圍是什么？若輸入信號的頻率變化較大，則可用折線法實現(xiàn)若輸入信號的頻率變化較大，則可用折線法實現(xiàn)。討論一500Ou( b )iA1C0.02FuO1R

35、1R2( a )UZ10kR3R5R4uO2A2DZD1D2已知已知uO1和和uO2的峰的峰-峰值均為峰值均為10V，二極管為理想二極管。，二極管為理想二極管。1. 求出穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值求出穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UZ和和R4的阻值；的阻值；2. 定性畫出定性畫出uO1、uO2的波形圖；的波形圖；3. 求解求解q的表達(dá)式。的表達(dá)式。討論二：設(shè)計實現(xiàn)設(shè)計實現(xiàn)將峰值為將峰值為1V1V、頻率為、頻率為100Hz100Hz的正弦波輸入電的正弦波輸入電壓變換為峰值為壓變換為峰值為5V5V、頻率為、頻率為200Hz200Hz鋸齒波電壓的電路鋸齒波電壓的電路。R11kohmU1V11 V 100 Hz 0Deg C10

36、.024uF R2100kOhm R3100kOhm U2ALM324AJ*321141R42MOhm R510kohmR610kohmR710kohmU3ALM324AJ*321141R85kohmR95kohmR105kohmD14.4 V D24.4 V R111kohmR1210kOhm Q12N3390*XSC2ABGT過零比較器積分運算電路三角波變鋸齒波電路100Hz的正弦波輸入電壓200Hz的鋸齒波輸出電壓8.48.4 信號的轉(zhuǎn)換一、概述一、概述二、二、u u- -i i 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路三、精密整流電路三、精密整流電路四、四、u u- -f f 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路一、概述 信號的

37、發(fā)送：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相信號的發(fā)送：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 信號的接收：解調(diào)信號的接收：解調(diào) 信號對負(fù)載的驅(qū)動：信號對負(fù)載的驅(qū)動：i-u，u-i 信號的預(yù)處理：信號的預(yù)處理：AC-DC（整流、檢波、濾波）（整流、檢波、濾波） DC-AC（斬波）（斬波） 信號的接口：信號的接口：A-D（如如 u-f ），），D-A二、 u-i 轉(zhuǎn)換電路iIORRui，RRRuiiIL， 若信號源不能輸出電流，則選電路一；若信號源能夠輸若信號源不能輸出電流，則選電路一；若信號源能夠輸出一定的電流，則可選電路二。出一定的電流，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。若負(fù)載需接地，則上述兩電路均不符合要求。電路一電路一電路二電路二引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋引入了電流并聯(lián)負(fù)反饋引入了電流并聯(lián)負(fù)反饋豪蘭德電流源電路RuiRR