清華大學模擬電子電路基礎(chǔ)課件8教材

1、1第八章第八章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換8.1 8.1 電壓比較器電壓比較器8.2 8.2 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路8.3 8.3 信號的轉(zhuǎn)換信號的轉(zhuǎn)換8.4 8.4 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)28.1 電壓比較器一一. . 概述概述二二. . 單限比較器單限比較器三三. . 滯回比較器滯回比較器四四. . 窗口比較器窗口比較器五五. . 集成電壓比較器集成電壓比較器模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3一、概述一、概述1.1.電壓比較器的功能電壓比較器的功能：比較電壓的大?。罕容^電壓的大小 輸入電壓是連續(xù)的模擬信號；輸出電壓表示比較的

2、結(jié)輸入電壓是連續(xù)的模擬信號；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果，只有高電平和低電平兩種情況 使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓 廣泛用于各種報警電路廣泛用于各種報警電路2.2.電壓比較器的描述方法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：何時從何值變?yōu)楹沃?？何時從何值變?yōu)楹沃?？?）閾值電壓）閾值電壓UT（2）輸出高電平）輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL（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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬

3、電子技術(shù)基礎(chǔ)43.3.幾種常用的電壓比較器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。回差電壓單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。回差電壓T2T1UUU模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)54 4、集成運放的非線性工作區(qū)、集成運放的非線性工作區(qū)電路

4、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)或僅引入正反饋集成運放工作在非線性區(qū)的特點集成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，為保護集成運集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護集成運放的輸入端，需在輸入端加限幅電路放的輸入端，需在輸入端加限幅電路集成運放的凈輸入集成運放的凈輸入電壓最大值為電壓最大值為UD輸入限幅輸入限幅模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7輸出限幅輸出限幅 為適應(yīng)負載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路UOH

5、UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)UOH UOL UZUOH UZ UOL UD 不可缺少！不可缺少！模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)8輸出限幅輸出限幅uO UZ（1）保護輸入端）保護輸入端（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電壓比較器的分析方法（1 1）寫出寫出 uP、uN的表達式，的表達式，令令uP 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電壓輸出電壓的躍

6、變方向的躍變方向虛地虛地作用？作用？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)92.2.一般單限比較器一般單限比較器得令, 0PNI211REF212NuuuRRRURRRu（1）若要）若要UTURH時，時，uO1= uO2= UOM，D1導通，導通，D2截止；截止； uO= UZ 當當uIURH時，時，uO2= uO1= UOM，D2導通，導通，D1截止；截止； uO= UZ 當當URLuI URH時，時， uO1= uO2= UOM，D1、D2均截止；均截止； uO= 0已知單限比較，如何實現(xiàn)窗口比較？已知單限比較，如何實現(xiàn)窗口比較？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)14五、集成比較器五、集成比較器C

7、CVEEV特點：特點：1. 無需限幅電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低電平無需限幅電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低電平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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)15討論二討論二 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)部等效電路如圖（a）所示，）所示，試求解圖（試求解圖（b）（）（e）各電路的電壓傳輸特性）各電路的電壓

8、傳輸特性模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)16討論三討論三 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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)17討論四討論四求解圖示各電路的電壓傳輸特性求解圖示各電路的電壓傳輸特性AuIUREF

9、uO 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作用？作用？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)188.2 非正弦波發(fā)生電路一一. . 常見的非正弦波常見的非正弦波二二. . 矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路三三. . 三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路四四. . 鋸齒波發(fā)生電路鋸齒波發(fā)生電路五五. . 波形變換電路波形變換電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)19一、常見的非正弦波一、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

10、形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)20二、矩形波發(fā)生電路二、矩形波發(fā)生電路 輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)；若輸出為高電平時定輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)；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)義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)1.1.基本組成部分基本組成部分 （1）開關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種）開關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種情況，稱為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器情況，稱為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器 （2）反饋網(wǎng)絡(luò)：自控，在輸出為某一狀態(tài)時孕）反饋網(wǎng)絡(luò)：自控，在輸出為某一狀態(tài)時孕育翻轉(zhuǎn)成另一狀態(tài)的條件。應(yīng)引入反饋育翻轉(zhuǎn)成另一狀態(tài)的

11、條件。應(yīng)引入反饋 （3）延遲環(huán)節(jié)：使得兩個狀態(tài)均維持一定的時）延遲環(huán)節(jié)：使得兩個狀態(tài)均維持一定的時間，決定振蕩頻率。間，決定振蕩頻率。利用利用RC電路實現(xiàn)電路實現(xiàn)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)212.2.電路組成電路組成Z211TURRRU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ZU正向充電：正向充電： uO（+UZ） R C 地地模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)223.3.工作原理：分析方法工作原理：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

12、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，第一暫態(tài)第一暫態(tài)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)233.3.工作原理：分析工作原理：分析電容正向充電，電容正向充電，t uN，t ， uN UZ；但當?shù)攗N +UT時，再增時，再增大，大， uO從從+ UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ， uPUT，電路進入第二暫態(tài)電路進入第二暫態(tài) 電容反向充電，電容反向充電，t uN，t ， uN - UZ；但

13、當?shù)攗N UT時，再減小，時，再減小， uO從從- UZ躍變?yōu)檐S變?yōu)?UZ， uP+UT，電路返回電路返回第一暫態(tài)第一暫態(tài)第一暫態(tài)：第一暫態(tài)：uOUZ， uP+UT模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)24根據(jù)三要素，即起始值、終了值、時間常數(shù)，有)21ln(2213RRCRT%50kTT占空比脈沖寬度脈沖寬度4.4.波形分析波形分析 0tCCCCUtUUUe 如何改變占空比？如何改變占空比？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)25 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)5.5.占空比可調(diào)電路占空比可調(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，R

14、3應(yīng)如何取值？應(yīng)如何取值？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)26三、三角波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路1.1.電路組成電路組成 用積分運算電路可將方波變?yōu)槿遣ㄓ梅e分運算電路可將方波變?yōu)槿遣▋蓚€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，性能估算模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)27滯回比較器滯回

15、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 ， UT， uI過過UT時曲線的躍變方向時曲線的躍變方向)()(11O12O13OtuttuCRu代入，求出，將令ZO1N1P1O212O1211P10UuuuuRRRuRRRuZ21TURRU2.2.工作原理工作原理模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)28)()(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)uO1 uP1 uO1，直至，直至uO1 UZ（第一暫態(tài)）；積分電路反向積分，（第一暫態(tài)）；積分電路反向積分，t uO，一旦

16、，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)。重復上述過程，產(chǎn)生周期性的，返回第一暫態(tài)。重復上述過程，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)生電路的振蕩原理三角波發(fā)生電路的振蕩原理模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)293.3.波形分析波形分析)(21TZ3TUTUCRU2314RCRRT 如何調(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

17、？為什么為三角波？怎樣獲得鋸齒波？為什么為三角波？怎樣獲得鋸齒波？ “理性地調(diào)試理性地調(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)？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)30四、鋸齒波發(fā)生電路四、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？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)31五、波形變換電路五、波形變換電路1.1.利用基本電路實現(xiàn)波形變換利用基本電路實現(xiàn)波形變換 正弦波變方波、變矩形波，二倍頻，方波變?nèi)?/p>

18、波，正弦波變方波、變矩形波，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)2.2.三角波變鋸齒波三角波變鋸齒波：二倍頻：二倍頻模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)323.3.三角波變正弦波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) 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

19、次、次、5 5次次諧波諧波模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)33討論一討論一已知已知uO1和和uO2的峰的峰-峰值均為峰值均為12V，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. 求解占空比求解占空比的表達式的表達式模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)34討論二討論二1、現(xiàn)有頻率為、現(xiàn)有頻率為1kHz的正弦波的正弦波ui，實現(xiàn)下列變換：，實現(xiàn)下列變換：1kHz的正弦波的正弦波ui2kHz的正弦波的正弦波2kHz的方波的方波2kHz的三角波的三角波2、設(shè)計、設(shè)計實現(xiàn)將峰值為實現(xiàn)將峰值為1

20、V、頻率為、頻率為100Hz的正弦波的正弦波輸入電壓變換為峰值為輸入電壓變換為峰值為5V、頻率為、頻率為200Hz鋸齒波電鋸齒波電壓的電路。壓的電路。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)358.3 信號的轉(zhuǎn)換一一. . 概述概述二二. u-i . u-i 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路三三. . 精密整流電路精密整流電路四四. . u-fu-f 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)36一、概述一、概述信號轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用需求：信號轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用需求：p信號的發(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p信號的接收：解調(diào)信號的接收：解調(diào)p信號對負載的驅(qū)動：信號對負載的驅(qū)動：i-u，u-ip信號的預

21、處理：信號的預處理：AC-DC (整流整流、檢波、濾波、檢波、濾波) DC-AC (斬波斬波)p信號的接口電路：信號的接口電路：A-D (如如 u-f)，D-A模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)37二、二、 u-i u-i 轉(zhuǎn)換電路轉(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，則可選電路二若信號源能夠輸出一定的電流，則可選電路二若負載要求接地，怎么實現(xiàn)？若負載要求接地，怎么實現(xiàn)？電路一電路一電路二電路二引入了電流串聯(lián)負反饋引入了電流串聯(lián)負反饋引入了電流并聯(lián)負反饋引入了電流并聯(lián)負反饋模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)

22、基礎(chǔ)38豪蘭德電流源電路豪蘭德電流源電路OP3PO2OP1PIO321iRuRuuRuuRuuiiiiiRRRR，RuiRRRRIO312，則若電路既引入了負反饋，又引入了正反饋電路既引入了負反饋，又引入了正反饋穩(wěn)定相互抵消，則OOOPLOL iiuuRiR如何求解如何求解輸出電阻？輸出電阻？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)39三、精密整流電路三、精密整流電路為什么一般的整流電路不能作為精密的信號處理電路？為什么一般的整流電路不能作為精密的信號處理電路？ 若若uImaxUon ，則，則uO僅在大于僅在大于Uon近似為近似為uI，失真！，失真！p 精密整流電路是信號處理電路，不是電源中精密整流電

23、路是信號處理電路，不是電源中AC-DC的的能量轉(zhuǎn)換電路；實現(xiàn)微小信號的整流能量轉(zhuǎn)換電路；實現(xiàn)微小信號的整流模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)40設(shè)設(shè)RRf。導通，截止，時，IO21OIDD00uuuu。導通，截止，時，0DD00O12OIuuu 對于將二極管和晶體管作電子開關(guān)對于將二極管和晶體管作電子開關(guān)的集成運放應(yīng)用電路，在分析電路時，的集成運放應(yīng)用電路，在分析電路時，首先應(yīng)判斷管子相當于開關(guān)閉合還是首先應(yīng)判斷管子相當于開關(guān)閉合還是斷開，它們的狀態(tài)往往決定于輸入信斷開，它們的狀態(tài)往往決定于輸入信號或輸出信號的極性號或輸出信號的極性半波精密整流電路半波精密整流電路半波整流，若加半波整流，若加uI

24、的負半周，則實現(xiàn)全波整流的負半周，則實現(xiàn)全波整流0Iu0Iu為何是精為何是精密整流？密整流？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)41全波精密整流電路全波精密整流電路)0( 0)0( 2IO1IIO1uuuuuIO1Ouuu。時，IOI0uuu。時，IOI0uuuIOuu 二倍頻三角波二倍頻三角波絕對值運算電路絕對值運算電路如何去掉直如何去掉直流分量？流分量？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)42四、四、u-f u-f 轉(zhuǎn)換電路（壓控振蕩器）轉(zhuǎn)換電路（壓控振蕩器）T1. 電荷平衡式壓控振蕩器電荷平衡式壓控振蕩器電路的組成：由鋸齒波發(fā)生電路演變而來電路的組成：由鋸齒波發(fā)生電路演變而來 若若T2決定于外加

25、電壓，則電路的振蕩頻率就幾乎決定于外加電壓，則電路的振蕩頻率就幾乎僅僅受控于外加電壓，實現(xiàn)了僅僅受控于外加電壓，實現(xiàn)了uf 的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)431.1.電荷平衡式壓控振蕩器電荷平衡式壓控振蕩器R1R5TUTUZUZUZ32TURRUZI213121UuCRRRTf單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)表示電壓單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)表示電壓的數(shù)值，故實現(xiàn)的數(shù)值，故實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換TI1T1I1T11UTuCRUTuCRU若若uI0，則電路作何改動？，則電路作何改動？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)442 2. .復位式壓控振蕩器復位式壓控振蕩器REFI1UCuRf 開關(guān)開關(guān)T何時斷開，何時

26、閉合？何時斷開，何時閉合？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)45討論一討論一分析圖示兩個電路的功能。分析圖示兩個電路的功能。u-i 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路絕對值運算電路絕對值運算電路精密整流電路精密整流電路iO？uO？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)46討論二討論二已知三極管飽和壓降為已知三極管飽和壓降為0 01. 晶體管什么情況下導通？什么情況下截止？晶體管什么情況下導通？什么情況下截止？2. 晶體管飽和導通和截止晶體管飽和導通和截止uO1和和uI的運算關(guān)系？的運算關(guān)系？3. uI的極性？的極性？ 4. uO1、 uO2的波形？的波形？5. uI與振蕩頻率的關(guān)系？與振蕩頻率的關(guān)系？A1A2TR1R2

27、R2R2R2R1R3CR1 =2R2uIuO1uO2R4模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)478.4 正弦波振蕩電路一一. . 正弦波振蕩的條件和電路的組成正弦波振蕩的條件和電路的組成二二. . RCRC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路三三. LC. LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路四四. . 石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)48一、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1.1.正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件 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 與負反饋放大電路的振蕩的不同之處：與負反饋放大

28、電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電在正弦波振蕩電路中路中引入正反饋引入正反饋，且振蕩頻率可控，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 由于半導體器件的非線性特性及供電電源的限制，最由于半導體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值終達到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)49 幅值和相位條件幅值和相位條件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

29、件相位平衡條件1FA起振條件：起振條件： 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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)502.2.起振與穩(wěn)幅起振與穩(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？oX)(ifXXooXFAAFAF穩(wěn)定的穩(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！模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)513.3.基本組成部分基本組成部分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

30、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) 是否存在四個主要組成部分是否存在四個主要組成部分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，信號是點，信號是 否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路否可能正常傳遞，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，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一4.4.分析方

31、法分析方法模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)52 相位條件的判斷方法：瞬時極性法相位條件的判斷方法：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)生振蕩；否則電路不可能極性相同，則電路可能產(chǎn)生振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生振蕩產(chǎn)生振蕩 在在多數(shù)多數(shù)正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量反饋量均為電壓量 iU極性？極性？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)535.5.分類分類

32、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：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫以下以下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)定模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)54二、二、RC RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1.1.RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)55CRCRCRUUF

33、 j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCF RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當當 f=f0時，不但時，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3F)( j31 21000ffffFRCf，則令模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)561)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？2.2.電路組成電路組成 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

34、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)負反饋，使可引入電壓串聯(lián)負反饋，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影響小影響小模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)573.3.RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）（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線因同相比例運算電路有非常好的線性度，故性度，故R1或或Rf可用熱敏電阻，或加可用熱敏電阻

35、，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)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 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)58 頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器頻率可調(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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)59討論一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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)60討論二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 移相式電路移相式

36、電路RC 雙雙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 移相電路有幾級才可移相電路有幾級才可能產(chǎn)生正弦波振蕩？能產(chǎn)生正弦波振蕩？2) 若若R 和和C 互換呢？互換呢？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)61三、三、LC LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1 1. .LC并聯(lián)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性網(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，網(wǎng)絡(luò)

37、的阻時，網(wǎng)絡(luò)的阻抗抗為多少？電容和電感中電流各為多少？電容和電感中電流各約為多少？約為多少？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)62 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選頻放大電路選頻放大電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 當當f=f0時，時，電壓放大倍電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最數(shù)的數(shù)值最大，且附加大，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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)632 2. .變壓器反饋式變壓器反饋式電路電路)(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

38、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：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) 是否可能滿足相位條件是否可能滿足相位條件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，組成電感反饋耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路式電路必須有合適的同銘端！必須有合適的同銘端！為什么用分立元件為什么用分立元件構(gòu)成放大電路？構(gòu)成放大電路？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)643.3.電感反饋

39、式電路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結(jié)構(gòu)的特點？電路結(jié)構(gòu)的特點？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)65 電感反饋式電路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1 AFNAF因為放大電路的輸入電阻就是它自身的負載，故 與具有相關(guān)性

40、；若增大，則增大，減小 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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)664.4.電容反饋式（電容三點式）電路電容反饋式（電容三點式）電路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?shù)娜≈稻鸵?。當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

41、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？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)67四、石英晶體正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路1 1. .石英晶體的特點石英晶體的特點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可達可達104106；前者；前者f/f為為105，后者可達，后者可達10101011靜態(tài)靜態(tài)電容電容振動振動慣性慣性晶片晶片彈性彈性C0為幾為幾-幾十幾十pFC為為0.01-0.1pF模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)682.2.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)？ 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？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？石英晶體工作在哪個區(qū)？石英晶體工作在哪個區(qū)？ C1的作用？的作用？（1）并聯(lián)型電路）并聯(lián)型電路（2）串聯(lián)型電路）串聯(lián)型電路