華科模電第8章ppt課件

1、第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換重點(diǎn)：重點(diǎn)：1.1.正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路2.2.電壓比較器電壓比較器8.1 正弦波振蕩電路是在沒有外加輸入信號(hào)的情況下，正弦波振蕩電路是在沒有外加輸入信號(hào)的情況下，依靠電路自激振蕩而產(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。8.1.1 概述概述一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件 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(luò)具電路和正反饋網(wǎng)絡(luò)具有選頻作用組成。有選頻作用組成。ii0XX，Xf 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路F+fXiX A

2、oX0i X1. 1. 起振與穩(wěn)幅起振與穩(wěn)幅 由于電擾動(dòng)如合閘通電），電路產(chǎn)生一個(gè)幅值很小的輸出量，它含有豐富的頻率，若電路只對(duì)頻率為fo的正弦波產(chǎn)生正反饋過程，那么 由于晶體管的非線性特性，當(dāng)由于晶體管的非線性特性，當(dāng)X0X0的幅值增大到一的幅值增大到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值將減小。因而，定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值將減小。因而，XoXo增大到一增大到一定數(shù)值時(shí)，電路達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。定數(shù)值時(shí)，電路達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 OifO)(XXXX2. 2. 振蕩條件振蕩條件正弦波振蕩的平衡條件為正弦波振蕩的平衡條件為幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件電路的起振條件為電路的起振條件為1FA1FA1

3、FA或或(n(n為整數(shù)為整數(shù)) ) n2 FAiiofXXFAXFX 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：保證電路能夠從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過程，放大電路：保證電路能夠從起振到動(dòng)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(luò)：使正反饋網(wǎng)絡(luò)：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(hào)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(hào)幅值穩(wěn)定。實(shí)際中，常將選頻網(wǎng)絡(luò)與正反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)際中，常將選頻網(wǎng)絡(luò)與正反饋

4、網(wǎng)絡(luò)“合二而一合二而一”。2. 2. 分類分類按選頻網(wǎng)絡(luò)不同分類：按選頻網(wǎng)絡(luò)不同分類：（1 1RCRC正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路：f0f0低，一般在低，一般在1MHZ1MHZ以下；以下；（2 2LCLC正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路：f0f0高，多在高，多在1MHZ1MHZ以上；以上；（3 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LCLC振蕩電路。振蕩電路。fiUU注：注：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（1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； 只有在相位條件滿

5、足的情況下，判斷是否滿足幅只有在相位條件滿足的情況下，判斷是否滿足幅 值條件才有意義。值條件才有意義。注：注：（2 2判斷放大電路是否能正常工作，既是否有合適的判斷放大電路是否能正常工作，既是否有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)及動(dòng)態(tài)信號(hào)是否能夠輸入、輸出和放大；靜態(tài)工作點(diǎn)及動(dòng)態(tài)信號(hào)是否能夠輸入、輸出和放大；（3 3用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件；位條件；1FAAF（4 4判斷電路是否滿足正弦波振蕩的幅值條件，既是判斷電路是否滿足正弦波振蕩的幅值條件，既是否滿足起振條件。方法是求否滿足起振條件。方法是求 、 ，判斷，判斷 否。否。8.1.2 RC正弦

6、波振蕩電路正弦波振蕩電路常見的常見的RCRC正弦波振蕩電路有：正弦波振蕩電路有：（1 1RCRC橋式正弦波振蕩電路；橋式正弦波振蕩電路；（2 2RCRC移相式振蕩電路；移相式振蕩電路；（3 3雙雙T T選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路等。選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路等。一、一、RCRC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò) RC RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)在正弦波振蕩電路中既為選頻網(wǎng)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)在正弦波振蕩電路中既為選頻網(wǎng)絡(luò)，又為正反饋網(wǎng)絡(luò)。絡(luò)，又為正反饋網(wǎng)絡(luò)。Z1Z2)1j()1(1j11j1j1122112212211222212fCRCRCCRRCRCRCRRUUF 取取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令，

7、令 RCf,RC 21100那么：那么： )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(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)UU|,U|U|,|F|ffF 可見，具有選頻特性。可見，具有選頻特性。f0f0 F0f Ff01/3+90-90二、二、RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路(重點(diǎn)）重點(diǎn)）1. 電路組成電路組成（1 1放大電路：同相比例運(yùn)放大電路：同相比例運(yùn)算放大電路算放大電路 ；（2 2選頻與正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻與正反饋

8、網(wǎng)絡(luò) ： R R、C C 串并聯(lián)網(wǎng)路；串并聯(lián)網(wǎng)路；（3 3穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié) ：RF RF 與與 R1 R1 組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。 R1 R1、RFRF及及R R、C C串聯(lián)、并聯(lián)的串聯(lián)、并聯(lián)的R R、C C各為一臂構(gòu)成橋路，故各為一臂構(gòu)成橋路，故此得名，如圖。此得名，如圖。 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路也稱串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)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振蕩電路路或稱文氏振蕩電路(Wien)。2. 振蕩頻率與起振條件振蕩頻率與起振條件（1） 振蕩頻率振蕩頻率RCf 210（2） 起振條件起振條件1FAf = f0 時(shí)，時(shí)，31F由振蕩條件知：由振蕩

9、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(yīng)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(yīng)在電路中加入非線性環(huán)節(jié)。（1 1可選用可選用R1R1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(dāng)當(dāng)UORFUORF、R1R1上電流上電流R1R1的溫度的溫度T TCR1AuUOCR1AuUO（2 2可選用可選用RFRF為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。（3 3在在 Rf Rf 回路串聯(lián)兩回路串聯(lián)兩個(gè)并聯(lián)的二極管，如圖。個(gè)并聯(lián)的二極管

10、，如圖。IDrd ,IDrdIDrd ,IDrd加入非線性環(huán)節(jié)，從而穩(wěn)加入非線性環(huán)節(jié)，從而穩(wěn)定輸出電壓。定輸出電壓。1df1RrRAu三、振蕩頻率可調(diào)的三、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用雙層波段開關(guān)接不同電容，用雙層波段開關(guān)接不同電容，作為振蕩頻率作為振蕩頻率f0f0的粗調(diào)；的粗調(diào)；用同軸電位器實(shí)現(xiàn)用同軸電位器實(shí)現(xiàn)f0的微調(diào)。的微調(diào)。RCRC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，如何串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，如何調(diào)節(jié)頻率？調(diào)節(jié)頻率？問題：如何提高頻率？問題：如何提高頻率？RCf 210電子琴的振蕩電路電子琴的振蕩電路_+ + RF1uoR1CCRfD1D2RF2R28R27R26R25R24R23R

11、22R21R212345176功率放功率放大器大器使使R2R1AF1可調(diào)可調(diào)A221021RRCf 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(yùn)放產(chǎn)生的相位移集成運(yùn)放產(chǎn)生的相位移 A = 180，如果反饋網(wǎng)絡(luò)再，如果反饋網(wǎng)絡(luò)再相移相移 180，即可滿足產(chǎn)生正弦，即可滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件。波振蕩的相位平衡條件。振蕩頻率為：振蕩頻率為：RCf 32100ff0 27018090當(dāng)當(dāng) f = f0 時(shí)，相移時(shí)，相移 180，滿足正弦波振蕩的相位條件。滿足正弦波振蕩的相位條件。起振條件：起振條件：RF

12、 12 R2. 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；反相比例運(yùn)放的相移比例運(yùn)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(shí)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。起振條件起振條件1 23 FARR，* *三種三種 RC 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

13、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電路特點(diǎn)特點(diǎn)及應(yīng)及應(yīng)用場(chǎng)用場(chǎng)合合RCf 2103 ARCf 3210RCf510 1 23 FARR，RR12F 可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩頻率，便于加負(fù)反蕩頻率，便于加負(fù)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(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)電路簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)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(cè)試設(shè)備中。便測(cè)試設(shè)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

14、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由于振蕩頻率較高，由于振蕩頻率較高， 放大電路多采用分立元件電路，放大電路多采用分立元件電路，必要時(shí)還應(yīng)采用共基電路。必要時(shí)還應(yīng)采用共基電路。并聯(lián)電路的導(dǎo)納：并聯(lián)電路的導(dǎo)納：當(dāng)當(dāng)電路發(fā)生并聯(lián)諧振。電路發(fā)生并聯(lián)諧振。 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY 0)(20200 LRLC 并聯(lián)諧振角頻率并聯(lián)諧振角頻率LCQLCLR 22001111)(11 式中：式中：LCRRLQ10 諧振回路的品質(zhì)因數(shù)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)當(dāng)當(dāng) Q 1 時(shí)時(shí)LC10 LCf 210諧振頻率：諧振頻率：時(shí)，電抗時(shí)，電抗當(dāng)當(dāng)0ff RCLYZ

15、001Z 0 圖示不同圖示不同 Q 值時(shí)，值時(shí)，LC 回路的幅頻特性和相頻特性?；芈返姆l特性和相頻特性。Z01Z02Q1 Q2Q1Q2 0 F+90-90Q1Q2Q1 Q2感性感性純阻純阻容性容性結(jié)論：結(jié)論：（1當(dāng)當(dāng) f = f0 時(shí)，電路為純電時(shí)，電路為純電阻性，等效阻抗最大；當(dāng)阻性，等效阻抗最大；當(dāng) f f0 時(shí)，電路為時(shí)，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。 （2電路的品質(zhì)因數(shù)電路的品質(zhì)因數(shù)Q愈大，愈大，選頻特性愈好。選頻特性愈好。若以若以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載berZAu 當(dāng)當(dāng) f = f

16、0 時(shí)，電壓放時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且大倍數(shù)的數(shù)值最大，且無附加相移。因而電路無附加相移。因而電路稱為選頻放大電路。稱為選頻放大電路。 若引入正反饋，并用若引入正反饋，并用反饋電壓取代輸入電壓，反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩則電路就成為正弦波振蕩電路。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. 工作原理要求會(huì)判斷）工作原理要求會(huì)判斷）判斷電路產(chǎn)生正弦波振蕩的判斷電路產(chǎn)生正弦波振蕩的可能性：可能性：（1振蕩電路含有：放大電路，振蕩電路含有：放大電路，選頻網(wǎng)絡(luò)，正反

17、饋網(wǎng)絡(luò)及晶體管的選頻網(wǎng)絡(luò)，正反饋網(wǎng)絡(luò)及晶體管的非線性實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四個(gè)部分。非線性實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四個(gè)部分。（2用瞬時(shí)極性法，可知滿足正弦用瞬時(shí)極性法，可知滿足正弦波振蕩的相位條件。波振蕩的相位條件。 - - （3圖示電路中的放大電路是典型的工圖示電路中的放大電路是典型的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，可設(shè)置合適的靜態(tài)工作作點(diǎn)穩(wěn)定電路，可設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn);從交流通路可見，電路可正常放大。從交流通路可見，電路可正常放大。（4本電路的輸入電阻是放大電本電路的輸入電阻是放大電路負(fù)載的一部分，路負(fù)載的一部分， 相互關(guān)相互關(guān)聯(lián)。只要合理選擇變壓器的匝比聯(lián)。只要合理選擇變壓器的匝比及其它電路參數(shù)及其它電路參數(shù) ，電路

18、容易滿足，電路容易滿足幅值條件。幅值條件。FA與與2. 振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件(推導(dǎo)略推導(dǎo)略) 圖示變壓器反饋式振蕩電路的交流等效電路。R是LC諧振回路、負(fù)載等的總損耗，L1為考慮到N3回路參數(shù)折合到原邊的等效電感，L2為副邊電感，M為N1和N2間的等效互感;Ri為放大電路的輸入電阻，Ri=Rb1/Rb2/rbe 。211)(IMjILjRUO 212LjRIMjIi 整理得整理得110)(ILjRU 式中式中iiRLRMRR222222 222222211LLRMLLi CLf1021 當(dāng)當(dāng)Q1時(shí)，振蕩頻率時(shí)，振蕩頻率在諧振頻率下，在諧振頻率下，beib1r|U|Q|I|Q|I

19、|Q|I|C ioioRLjRIMjRIRIU21i2iff (b)圖為圖為a圖從圖從A、B向右看進(jìn)去向右看進(jìn)去的等效電路?？梢?，帶負(fù)載后，電的等效電路?？梢?，帶負(fù)載后，電感量減小，損耗變大，感量減小，損耗變大，CLRQ11 因而因而Q，選頻特性變差。其品質(zhì)，選頻特性變差。其品質(zhì)因數(shù)因數(shù)，則則通通常常iRL 20 be1fMr|U|MQ|I|U|ioo 電路的起振條件電路的起振條件即即MQrbe0 可見，可見，Q值愈大，要求值愈大，要求的的值愈低。值愈低。MCRr be CLfCLRQ101211 和和將將3. 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)代入上式得代入上式得起振條件為起振條件為 變壓器反饋式振蕩電路變壓器反

20、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，輸出波形失真不大，應(yīng)用范圍廣泛。但是耦不大，應(yīng)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。1if UU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(diǎn)，缺點(diǎn)，N1和和N2合并合并為一個(gè)線圈。為一個(gè)線圈。 為了加強(qiáng)諧振效為了加強(qiáng)諧振效果，將電容果，將電容C跨接在跨接在整個(gè)線圈兩端，如下整個(gè)線圈兩端，如下圖。圖。- - - -2. 工作原理工作原理 判斷電路能否產(chǎn)生

21、正弦波判斷電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩：振蕩：(1)電路中包含放大電路、選頻電路中包含放大電路、選頻回路、反饋網(wǎng)絡(luò)和非線性元件回路、反饋網(wǎng)絡(luò)和非線性元件晶體管四個(gè)部分晶體管四個(gè)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(shí)極性法判斷滿足正弦由瞬時(shí)極性法判斷滿足正弦波振蕩的相位條件波振蕩的相位條件;(4)只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可滿足幅值條件。路就可滿足幅值條件。 由圖可見，原邊線圈的三由圖可見，原邊線圈的三個(gè)端分別接在晶體管的三個(gè)電個(gè)端分別接在晶體管的三個(gè)電極，故稱電感反饋振蕩電路為極，故稱電感反饋振蕩電路為電感三點(diǎn)式電路。電感三點(diǎn)式電路。3. 振蕩頻

22、率和起振條件振蕩頻率和起振條件(推導(dǎo)略推導(dǎo)略)CMLLLCf)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(shè)設(shè)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(fù)負(fù)載載兩點(diǎn)間的等效負(fù)載。兩點(diǎn)間的等效負(fù)載。、折合到折合到為為BARRLL 大大倍倍數(shù)數(shù)因因此此放放大大電電路路的的電電壓壓放放所所取取電電流流可可忽忽略略不不計(jì)計(jì)，阻阻非非常常大大，回回路路產(chǎn)產(chǎn)生生諧諧振振，等等效效電電時(shí)時(shí)，且且當(dāng)當(dāng)LCQff10 Lbe21RrMLML beLrRAu 起

23、起振振條條件件為為和和上上式式，可可得得利利用用根根據(jù)據(jù)MLMLFFA 12|, 1|從從A、B兩端向右看進(jìn)去的等效電阻為兩端向右看進(jìn)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易。為易。）)4171(/(12 NN4. 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于優(yōu)點(diǎn)：由于N2與與N1耦合緊密，幅值大耦合緊密，幅值大; 當(dāng)當(dāng)C可調(diào)，可可調(diào)，可獲得大范圍的振蕩頻率。獲得大范圍的振蕩頻率。缺點(diǎn)：由于缺點(diǎn)：由于Uf 取自電感，對(duì)高次諧波有較大的電抗，取自電感，對(duì)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(duì)波形要輸出電壓含有高次諧

24、波，波形較差。適用于對(duì)波形要求不高的設(shè)備中。求不高的設(shè)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振將電感反饋式振蕩電路中的電容換成蕩電路中的電容換成電感，電感換成電容，電感，電感換成電容，且增加且增加RC，就是電容，就是電容反饋式振蕩電路，如反饋式振蕩電路，如圖示。圖示。 因?yàn)閮蓚€(gè)電容的三個(gè)端分別接晶體管的三個(gè)極，故又因?yàn)閮蓚€(gè)電容的三個(gè)端分別接晶體管的三個(gè)極，故又稱為電容三點(diǎn)式電路。稱為電容三點(diǎn)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

25、電路，選頻網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)和電路包含放大電路，選頻網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)和 非線性元件晶體管四個(gè)部分非線性元件晶體管四個(gè)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(shí)極性法可知滿足相位條件用瞬時(shí)極性法可知滿足相位條件; （4只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可滿足幅只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，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(fù)載式中集電極等效負(fù)載2iCL|/FRRR 根據(jù)根據(jù) ,1 |FA|由式由式beLu21|rRACCF

26、 和和可得可得起振條件為起振條件為L(zhǎng)be12RrCC 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(dāng)，要適當(dāng)，（2輸出波形好，但用改變電容調(diào)節(jié)輸出波形好，但用改變電容調(diào)節(jié)fo。則會(huì)影響電路的起振條件則會(huì)影響電路的起振條件;而用改變電感調(diào)而用改變電感調(diào)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(chǎng)合。在振蕩頻率可調(diào)范圍不大時(shí)，可的場(chǎng)合。在振蕩頻率可調(diào)范圍不大時(shí)，可采用圖示選頻網(wǎng)絡(luò)。采用圖示選頻網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。4. 穩(wěn)定振蕩頻率的措施穩(wěn)定振蕩頻率的措施 若要提高電容反饋式振蕩

27、電若要提高電容反饋式振蕩電路的頻率，勢(shì)必要減小路的頻率，勢(shì)必要減小C1、C2和和L。在。在C1和和C2較小時(shí)，晶體較小時(shí)，晶體管的極間電容和電路的雜散電管的極間電容和電路的雜散電容將影響振蕩頻率。容將影響振蕩頻率。 為了穩(wěn)定振蕩頻率，在設(shè)為了穩(wěn)定振蕩頻率，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須使計(jì)電路時(shí)，必須使Ci和和CO對(duì)選對(duì)選頻特性的影響忽略不計(jì)。若頻特性的影響忽略不計(jì)。若C1和和C2遠(yuǎn)大于極間電容和雜散電遠(yuǎn)大于極間電容和雜散電容容, 振蕩頻率幾乎不受振蕩頻率幾乎不受Ci和和CO影響，振蕩頻率穩(wěn)定。影響，振蕩頻率穩(wěn)定。 具體辦法是在電感支路串聯(lián)具體辦法是在電感支路串聯(lián)一個(gè)小電容一個(gè)小電容C，且，且CC1 ，

28、CC2 ，那么，那么 CCCC111121 振蕩頻率振蕩頻率LCf 210 可見，可見，fo 幾乎與幾乎與C1和和C2無關(guān)，也無關(guān)，也與極間電容和雜散電容無關(guān)。與極間電容和雜散電容無關(guān)。注：注： 若要求電容反饋式振蕩電若要求電容反饋式振蕩電路的振蕩頻率高達(dá)路的振蕩頻率高達(dá)100MHz以以上，則應(yīng)采用共基極放大電路，上，則應(yīng)采用共基極放大電路，如圖示。如圖示。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(duì)交流為耦合電容，對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。為使電路可信號(hào)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

29、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(shí)極性法得，變壓器原邊線圈下端由瞬時(shí)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(gè)電極近似短路，放使兩個(gè)電極近似短路，放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，故大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，故應(yīng)在選頻網(wǎng)絡(luò)與放大電路輸入端應(yīng)在選頻網(wǎng)絡(luò)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(cuò)誤，使改正圖所示電路中的錯(cuò)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

30、Ce容量遠(yuǎn)大于容量遠(yuǎn)大于C1和和C2，故為，故為旁路電容，對(duì)交流可視為短路。旁路電容，對(duì)交流可視為短路。C1、C2和和L構(gòu)成構(gòu)成LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，C2上電壓為輸出電壓，上電壓為輸出電壓，C1上電壓上電壓為反饋電壓，因而為電容反饋式振為反饋電壓，因而為電容反饋式振蕩電路。蕩電路。解：解： 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。名稱名稱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電容反饋式改進(jìn)型電容反饋式改進(jìn)型電電路路形形式式振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件頻率

31、調(diào)節(jié)方頻率調(diào)節(jié)方法及范圍法及范圍振蕩波形振蕩波形頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度適用頻率適用頻率各種各種 LC 振蕩電路的比較振蕩電路的比較LCf 210CMLLf)2(21210 2121021CCCCLf 210111121CCCLf MCRr be RrMLML eb21 RrCC eb12 頻率可調(diào)，頻率可調(diào)，范圍較寬。范圍較寬。一般一般可達(dá)可達(dá) 10-4幾千赫幾千赫 幾十幾十兆赫兆赫同左同左較差較差同左同左同左同左頻率可調(diào)，頻率可調(diào)，范圍較小。范圍較小。好好可達(dá)可達(dá) 10-4 10-5幾兆赫幾兆赫 一百一百兆赫兆赫同左同左同左同左好好可達(dá)可達(dá) 10-5同左同左8.1.4石英晶體振蕩器石英晶體振蕩

32、器 石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱石英晶體，具有非常穩(wěn)定石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱石英晶體，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(jié)晶體按一定的方向切割結(jié)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(gè)對(duì)應(yīng)的表面拋光和涂?jī)蓚€(gè)對(duì)應(yīng)的表面拋光和涂敷銀層，并作為兩個(gè)極引敷銀層，并作為兩個(gè)極引出管腳，加以封裝，就構(gòu)出管腳，加以封裝，就構(gòu)成石英晶體振蕩器，其結(jié)成石英晶體振蕩器，其結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)如圖示。構(gòu)示意圖和符號(hào)如圖示。一、石英晶體的特點(diǎn)一、石英晶體的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖符號(hào)符號(hào)壓電效應(yīng)：在石英晶片的兩極加一電場(chǎng)，晶片將產(chǎn)壓電效應(yīng)：在石英晶片的兩極加一電場(chǎng)，晶片將

33、產(chǎn)生機(jī)械變形；若在晶片上施加機(jī)械壓力，在晶片相應(yīng)的生機(jī)械變形；若在晶片上施加機(jī)械壓力，在晶片相應(yīng)的方向上會(huì)產(chǎn)生一定的電場(chǎng)。方向上會(huì)產(chǎn)生一定的電場(chǎng)。壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時(shí)，振幅突然增加。頻率時(shí)，振幅突然增加。1. 壓電效應(yīng)和壓電振蕩壓電效應(yīng)和壓電振蕩這一特定的頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。這一特定的頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。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(hào)符號(hào)串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率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O(shè)fXfsfp容性容性

34、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 0p021fLCf 2. 串聯(lián)型石英晶體振蕩電路串聯(lián)型石英晶體振蕩電路當(dāng)振蕩頻率等于當(dāng)振蕩頻率等于 fS 時(shí)，時(shí)，晶體阻抗最小，且為純電晶體阻抗最小，且為純電阻，此時(shí)正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相阻，此時(shí)正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相移為零，電路滿足自激

35、振移為零，電路滿足自激振蕩條件。蕩條件。振蕩頻率振蕩頻率s0ff 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 的阻值，可使電路滿足振蕩的幅值平衡條件。的阻值，可使電路滿足振蕩的幅值平衡條件。fR 電壓比較器是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鑒幅與比較的電路，電壓比較器是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鑒幅與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路。是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路。 電壓比較器電壓比較器一、一、 電壓比較器的電壓傳輸特性電壓比較器的電壓傳輸特性1. 的關(guān)系曲線，稱為電壓傳輸特性。的關(guān)系曲線，稱為電壓傳輸特性。uo可能可能兩種狀態(tài)，即兩種狀態(tài)，即UOH或或UOL 。)(IOufu 2. 閾值電壓閾值電壓UT當(dāng)比較器的輸出電壓由一種狀態(tài)跳

36、變?yōu)榱硪环N狀態(tài)所對(duì)應(yīng)當(dāng)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(duì)應(yīng)的輸入電壓。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)當(dāng)當(dāng)uI變化且經(jīng)過變化且經(jīng)過UT時(shí)，時(shí)， uO躍變的方向。躍變的方向。(3)閾值電壓的數(shù)值閾值電壓的數(shù)值UT。8.2.1概述概述8.2二、集成運(yùn)放的非線工作區(qū)二、集成運(yùn)放的非線工作區(qū)+UOMuOuP-uNOUOMUOM 在電壓比較器中，集成運(yùn)放不是工作在在電壓比較器中，集成運(yùn)放不是工作在開環(huán)狀態(tài)，就是引入了正反饋。開環(huán)狀態(tài)，就是引入了正反饋。Aod=，uo與與uI 不是

37、線性不是線性關(guān)系，如圖示傳輸特性。關(guān)系，如圖示傳輸特性。uo=UOM，ip = iN = 0 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(gè)閾值電壓，圖電路只有一個(gè)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(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電路有兩個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓?jiǎn)畏较蜃兓瘯r(shí)，電壓?jiǎn)畏较蜃兓瘯r(shí)，uO只躍變一只躍變一次，但次，但uI從小到大方向和從大到從小到大方向和從大到小的方向的閾值電壓不同。圖示小的方向的閾值電壓不同。圖示滯回比較器的電壓傳輸特性。滯回比較器的電壓傳輸特性。3. 窗口比較器窗口比較器 電路有

38、兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)坞娐酚袃蓚€(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)我环较蜃兓^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性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?，可見，當(dāng)當(dāng) uI 0 時(shí)，時(shí)，uO = - UOM 。uIuO+UOM-UOM-UOMOOMOMOT 0UUu;U 或或?yàn)闉樽ⅲ鹤ⅲ阂@得與要獲得與b圖相反的電壓傳輸特圖相反的電壓傳輸特性，將

39、性，將a圖輸入與地對(duì)調(diào)。圖輸入與地對(duì)調(diào)。（a）(b)2. 電壓比較器輸入級(jí)的保護(hù)電路電壓比較器輸入級(jí)的保護(hù)電路為了限制集成運(yùn)放的差模輸入電壓，保護(hù)其輸入級(jí)，為了限制集成運(yùn)放的差模輸入電壓，保護(hù)其輸入級(jí)，可加二極管限幅電路。可加二極管限幅電路。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(yùn)放的輸出端加穩(wěn)壓管限幅電路。常根據(jù)需要，在集成運(yùn)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(yīng)小于為限流電阻，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)小于UOM 。(a)圖中，圖中，。時(shí)，時(shí)，時(shí)，時(shí)，)(,0);(,0DZ2OLoOMoIDZ1OHoOMoIUUUuUuuUUUuUuu

40、（1若要求若要求UZ1=UZ2可采用兩只特性相同而又可采用兩只特性相同而又制作在一起的穩(wěn)壓管如圖制作在一起的穩(wěn)壓管如圖b）。穩(wěn)定電壓為）。穩(wěn)定電壓為。時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) 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(yùn)放的輸出端和反相輸集成運(yùn)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(gòu)成構(gòu)成負(fù)反饋通路，集成運(yùn)放工作負(fù)反饋通路，集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，在線性區(qū)， 。ZRNiiu 虛地，虛地，注：注：。ZU 電路的優(yōu)點(diǎn)：電路的優(yōu)點(diǎn)：（1集成運(yùn)放的凈輸入電壓與凈輸入電流均為集成運(yùn)放的凈輸入電壓與凈輸入電流均為近似零，從而保護(hù)了輸

41、入級(jí)近似零，從而保護(hù)了輸入級(jí);（2集成運(yùn)放沒有工作在非線性區(qū)，因而在集成運(yùn)放沒有工作在非線性區(qū)，因而在輸入電壓過零時(shí)，其內(nèi)部的晶體管不需從截止輸入電壓過零時(shí)，其內(nèi)部的晶體管不需從截止區(qū)逐漸進(jìn)入飽和區(qū)，或從飽和區(qū)逐漸進(jìn)入截止區(qū)逐漸進(jìn)入飽和區(qū)，或從飽和區(qū)逐漸進(jìn)入截止區(qū)，所以提高了輸出電壓的變化速度。區(qū)，所以提高了輸出電壓的變化速度。vIOT 2 3 4 ttvOVOHOVOL傳輸特性傳輸特性u(píng)IuO+UOpp -UOpp -UOppO+UZ-UZ-UZ將正弦波變?yōu)榫匦尾▽⒄也ㄗ優(yōu)榫匦尾▎栴}：過零比較器如圖問題：過零比較器如圖所示，輸入為正負(fù)對(duì)稱所示，輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出波形的正弦波時(shí)，

42、輸出波形是怎樣的？是怎樣的？R1R2二、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，以及的大小和極性，以及 R1和和R2的大小，就可改變的大小，就可改變UT的大小和極性。的大小和極性。（2若要改變?nèi)粢淖僽I過過UT時(shí)時(shí)uO的躍變方向，的躍變方向，應(yīng)將集成運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端應(yīng)將集成運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端 外接電路互換。

43、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(shí)單限比較器的存在干擾時(shí)單限比較器的 uI、uO 波形波形單限比較器的作用：檢測(cè)輸入的模擬信號(hào)是否達(dá)到單限比較器的作用：檢測(cè)輸入的模擬信號(hào)是否達(dá)到某一給定電平。某一給定電平。缺點(diǎn)：抗干擾能力差。缺點(diǎn)：抗干擾能力差。解決辦法：解決辦法： 采用具有滯回采用具有滯回 傳輸特性的比較器。傳輸特性的比較器。結(jié)論：結(jié)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(yùn)放輸出端所接的限幅電路來確定電壓比通過集成運(yùn)放輸出端所接的限幅電路來確定電壓比較器的較器的UOH和和UOL。（2寫出集成運(yùn)放寫出集成運(yùn)放uP和

44、和uN的表達(dá)式，令的表達(dá)式，令uP=uN，解得輸，解得輸入電壓就是閾值電壓入電壓就是閾值電壓UT。（3uO在在uI過過UT時(shí)的躍變方向決定于時(shí)的躍變方向決定于uI作用于集成運(yùn)放的作用于集成運(yùn)放的哪個(gè)輸入端。當(dāng)哪個(gè)輸入端。當(dāng)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(shí)，入端時(shí)，。OLOTIOHOTI,;,UuUuUuUu 當(dāng)當(dāng)uI從同相輸入端或通過電阻接同相輸入端時(shí)，從同相輸入端或通過電阻接同相輸入端時(shí)，。， ;OHOTIOLOTIUu,UuUuUu 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V2REF21T

45、URRUR1R2 在圖在圖8.2.6所示電路中，所示電路中，UZ=6V ，在圖，在圖8.2.7所示電路中，所示電路中， R1= R2 =5k ，基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓UREF=2V ，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，穩(wěn)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8.2.8a所示的三角波。所示的三角波。試畫出圖試畫出圖8.2.6所示電路的輸出電壓所示電路的輸出電壓u01和圖和圖8.2.7所示電路的輸所示電路的輸出電壓出電壓u02 。例例1Z211TPNZ211PINZO,URRRUuuURRRuuuUu 則得閾值電壓則得閾值電壓令令，8.2.3滯回比較器滯回比較器電壓傳輸特性如圖電壓傳輸

46、特性如圖b）。）。uIuOOUT- -UZUT+UZ（b） 單限比較器雖然靈敏，但是抗干擾能力差。滯回比較器單限比較器雖然靈敏，但是抗干擾能力差。滯回比較器具有滯回特性，因而具有一定的抗干擾能力。具有滯回特性，因而具有一定的抗干擾能力。uo從從+UZ躍變到躍變到-UZ的閾值電壓為的閾值電壓為+UTuo從從-UZ躍變到躍變到+UZ的閾值電壓為的閾值電壓為-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)生變化可見，曲線具有方向性?？梢?，曲線具有方向性。引入正反饋是為了加快引入正反饋是為了加快uO的轉(zhuǎn)換速度，得到理的轉(zhuǎn)換速度，得到理想的電壓傳輸特性。想的電壓傳輸特性。

47、注：注：uIuOO-UT -UZ+UT+UZZ211REF212PURRRURRRu Z211REF2121TURRRURRRU Z211REF2122TURRRURRRU 二、加了參考電壓的滯回比較器二、加了參考電壓的滯回比較器令令uN=uP，得與閾值電壓，得與閾值電壓當(dāng)當(dāng)UREF0時(shí)，電壓傳輸特性如圖示。時(shí)，電壓傳輸特性如圖示。（1 1改變參考電壓改變參考電壓UREFUREF的大小和極性，可改變的大小和極性，可改變曲線水平移動(dòng)的方向；（曲線水平移動(dòng)的方向；（2 2改變穩(wěn)壓管的改變穩(wěn)壓管的UZUZ，可使曲線產(chǎn)生垂直方向移動(dòng)?？墒骨€產(chǎn)生垂直方向移動(dòng)。注：注：R1R2R已知輸入波形和電壓傳輸特

48、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 UZ 9V9VV3URRRUZ211T例例2，V3V62TT1ZO UUUu 設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖a所示。所示。除穩(wěn)壓管的限流電阻外，要求所有電阻阻值在除穩(wěn)壓管的限流電阻外，要求所有電阻阻值在20100k之間。之間。 根據(jù)電壓傳輸特性可知，輸入電壓作用于同相輸入端，根據(jù)電壓傳輸特性可知，輸入電壓作用于同相輸入端， 而且而且電路沒有外加基準(zhǔn)電壓，故電路如同電路沒有外加基準(zhǔn)電壓，故電路如同b所示。求解閾所示。求解閾值電壓的表達(dá)式：值電壓的表達(dá)式：(a)例例3(

49、b)解：解：0NO2111212P uuRRRuRRRu3VV621Z21T RRURRU解得解得 R2=2R1 R2=2R1。若取若取R1為為25k，則，則R2應(yīng)取為應(yīng)取為50k，若取，若取R1為為50k，則則R2應(yīng)取為應(yīng)取為100k。選取穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓。選取穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ為為6V，限流電阻為，限流電阻為800。8.2.4 窗口比較器窗口比較器當(dāng)當(dāng) uI URH ，必大于，必大于URL, A1的的 輸出輸出uo1=+UOM，A2 的輸出的輸出uo2= - UOM。使。使D1 導(dǎo)通、導(dǎo)通、D2 截止，截止，DZ工作在穩(wěn)壓狀工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，態(tài)，uO=+UZ ； 前面的比較器在輸入電壓?jiǎn)我?/p>

50、方向變化時(shí)，輸出電壓只前面的比較器在輸入電壓?jiǎn)我环较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測(cè)出輸入電壓是否在二個(gè)電壓之間。躍變一次，因而不能檢測(cè)出輸入電壓是否在二個(gè)電壓之間。 (a)圖這一種雙限比較器，外加參考電壓圖這一種雙限比較器，外加參考電壓 URH URL , R1、R2、DZ構(gòu)成限幅電路。構(gòu)成限幅電路。當(dāng)當(dāng) uI URL ，必小于，必小于URH, A1的的 輸出輸出uo1= - UOM，A2 的輸出的輸出uo2= +UOM。因此。因此D2導(dǎo)通、導(dǎo)通、D1 截止，截止，DZ工作在穩(wěn)壓工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，狀態(tài)，uO=+UZ 。當(dāng)當(dāng) URL uIURH時(shí)時(shí) ，uO1=uO2=-UOM ,所以所以

51、D1 、D2 均截止，穩(wěn)壓管截止均截止，穩(wěn)壓管截止 ，uO=0。URH和和URL分別為比較器的分別為比較器的兩個(gè)閾值電壓，設(shè)兩個(gè)閾值電壓，設(shè)URL、URH均大于零，那么均大于零，那么a圖的電圖的電壓傳輸特性曲線如壓傳輸特性曲線如b圖所示。圖所示。（1在電壓比較器中，集成運(yùn)放多工作在非線性區(qū)，輸出在電壓比較器中，集成運(yùn)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數(shù)關(guān)系。數(shù)關(guān)系。（3電壓傳輸特性的三個(gè)要素是輸出電壓的高、低電平，電壓傳輸特性的三個(gè)要

52、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等于閾值電壓時(shí)輸出電壓的躍變方向決定于輸入電壓作用等于閾值電壓時(shí)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。于同相輸入端還是反相輸入端。結(jié)論：結(jié)論：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(diǎn)和分類一、集成電壓比較器的主要特點(diǎn)和分類1. 1. 特點(diǎn)特點(diǎn)（1集成電壓比較器比集成運(yùn)放的開環(huán)增益低，失調(diào)電壓集成電壓比較器比集成運(yùn)放的開環(huán)

53、增益低，失調(diào)電壓大，共模抑制比?。淮?，共模抑制比??； （2集成電壓比較器響應(yīng)速度快，傳輸延遲時(shí)間短；（3一般不需要外加限幅電路就可直接驅(qū)動(dòng)一般不需要外加限幅電路就可直接驅(qū)動(dòng)TTL、CMOS和和ECL 等集成數(shù)字電路等集成數(shù)字電路; （4有些芯片帶負(fù)載能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動(dòng)繼電器和指示燈。有些芯片帶負(fù)載能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動(dòng)繼電器和指示燈。2. 分類分類（1按一個(gè)器件上所含有電壓比較器的個(gè)數(shù)分：?jiǎn)?、雙和四按一個(gè)器件上所含有電壓比較器的個(gè)數(shù)分：?jiǎn)巍㈦p和四電壓比較器電壓比較器;（2按功能分：通用性、高速型、低功耗型、低電壓型和高按功能分：通用性、高速型、低功耗型、低電壓型和高 精度型電壓比較器精度型電壓比較

54、器;（3按輸出方式分普通、集電極漏極開路輸出或互補(bǔ)輸按輸出方式分普通、集電極漏極開路輸出或互補(bǔ)輸出三種。出三種。 有的集成電壓比較器帶有選通端，用來控制電路是處有的集成電壓比較器帶有選通端，用來控制電路是處于工作狀態(tài)，還是禁止?fàn)顟B(tài)高阻狀態(tài)）。于工作狀態(tài)，還是禁止?fàn)顟B(tài)高阻狀態(tài)）。 注：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引腳圖引腳圖+12V單電單電源供電，源供電，邏輯電源邏輯電源為為5V。5V雙電源雙電源供電，邏輯電供電，邏輯電源為源為5V。15V雙電源雙電源供電，邏輯電供電，邏輯電源為源為5V。2. 集電極開路集成電壓

55、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電路為雙限比較器，電路為雙限比較器，能實(shí)現(xiàn)線與功能。能實(shí)現(xiàn)線與功能。由由LM119構(gòu)成的雙限比較器及其電壓傳輸特性構(gòu)成的雙限比較器及其電壓傳輸特性注意：一般輸出方式的集成電注意：一般輸出方式的集成電壓比較器或集成運(yùn)放，兩個(gè)電壓比較器或集成運(yùn)放，兩個(gè)電路的輸出端不得并聯(lián)使用。路的輸出端不得并聯(lián)使用。8.3非正弦波：矩形波、三角波、尖頂波和階梯波等非正弦波：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

56、路的基礎(chǔ)。矩形波發(fā)生電路是其它非正弦波發(fā)生電路的基礎(chǔ)。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：因矩形波電壓電壓比較器：因矩形波電壓只有高、低電平兩個(gè)狀態(tài)反相輸入只有高、低電平兩個(gè)狀態(tài)反相輸入滯回比較器）。滯回比較器）。 （2反饋電路：因產(chǎn)生振蕩，就要反饋電路：因產(chǎn)生振蕩，就要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換R、C充放電電路）。充放電電路）。 （3RC延時(shí)電路：因輸出狀態(tài)要按一定時(shí)間間隔交替變化，即產(chǎn)生延時(shí)電路：因輸出狀態(tài)要按一定時(shí)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(shí)環(huán)節(jié)來確定每一種狀態(tài)維持的時(shí)間周期性變化

57、，所以電路中要有延時(shí)環(huán)節(jié)來確定每一種狀態(tài)維持的時(shí)間R、C充放電電路）。充放電電路）。Z211TURRRU 2. 工作原理工作原理uO = UZ，閾值電壓閾值電壓電壓傳輸特性如電壓傳輸特性如b圖所示圖所示 (b)u+u-ttt1t2OuCTUTUuOt3OZU ZU 1T2T3R設(shè)某一時(shí)刻，輸出電壓設(shè)某一時(shí)刻，輸出電壓uO=+UZ，則，則uP=+ UT。uO通過通過R3對(duì)對(duì)C正向充電。正向充電。uN隨時(shí)間隨時(shí)間t 增長(zhǎng)而逐漸升增長(zhǎng)而逐漸升高高, 當(dāng)當(dāng) ，uN 趨于趨于+UZ； t4R 一旦一旦 ，再稍減小，再稍減小，uO從從-UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ，同時(shí)，同時(shí)，uP從從-UT躍變?yōu)檐S變?yōu)?UT，

58、C又充電。重復(fù)上述過程，又充電。重復(fù)上述過程，電路產(chǎn)生自激振蕩。電路產(chǎn)生自激振蕩。TNUu 一旦一旦 ，再稍增大，再稍增大，uO就從就從+UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ，同時(shí)，同時(shí)，uP 從從UT躍變?yōu)檐S變?yōu)?UT。uO又通過又通過R3對(duì)對(duì)C反向充電即反向充電即放電）。放電）。uN隨時(shí)間隨時(shí)間t 增長(zhǎng)而逐漸降低增長(zhǎng)而逐漸降低,;ZNUut 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)TNUu ttt1t2OuCTUTUuOt3OZU ZU 1T2T二、波形分析及主要參數(shù)二、波形分析及主要參數(shù)電容的充放電規(guī)律：電容的充放電規(guī)律：)(e)() 0 ()(CtCCCuuutu對(duì)于放電，對(duì)于放電，Z211) 0(URRRuC T)(UuCCR

59、3解得：解得：)21ln(2213RRCRT振蕩頻率振蕩頻率f=1/T 可見，改變可見，改變R1、R2和和UZ可改變產(chǎn)可改變產(chǎn)uC的幅值，調(diào)整的幅值，調(diào)整R1、R2、R3和和C的數(shù)值可改變電路的振蕩頻率。的數(shù)值可改變電路的振蕩頻率。CRRW)(311 三、占空比可調(diào)電路三、占空比可調(diào)電路 矩形波的寬度與周期之比矩形波的寬度與周期之比稱為占空比。稱為占空比。使電容的充、放電時(shí)間常數(shù)使電容的充、放電時(shí)間常數(shù)不同且可調(diào)，即可使矩形波發(fā)生不同且可調(diào)，即可使矩形波發(fā)生器的占空比可調(diào)。器的占空比可調(diào)。當(dāng)當(dāng)uO=+UZ時(shí)，時(shí)，uO 通過通過RW1、D1和和R3對(duì)對(duì)C正向充電，正向充電，當(dāng)當(dāng)uO=-UZ時(shí)，時(shí)

60、，uO通過通過RW2、D2和和R3對(duì)對(duì)C反向充電，反向充電，CRRW)(322 3W3W1213W21212221112)21ln()2()21ln()21ln(RRRRTTqRRCRRTTTRRTRRT 占空比占空比 可見，改變可見，改變Rw的滑動(dòng)端可改變占空比，但不改變周期。的滑動(dòng)端可改變占空比，但不改變周期。由一階電路的三要素法得由一階電路的三要素法得8.3.2三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路一、電路的組成一、電路的組成 在方波發(fā)生電路中，在方波發(fā)生電路中，當(dāng)滯回比較器的閥值電壓當(dāng)滯回比較器的閥值電壓數(shù)值較小時(shí)，可將電容兩數(shù)值較小時(shí)，可將電容兩端的電壓看成近似的三角端的電壓看成近似的三角波。