項目8信號的產生和波形變換

1、第八章第八章 信號的產生和波形變換信號的產生和波形變換【知識目標知識目標】（1）認識）認識RC自激振蕩器、正弦波轉換為方波、方波轉換為三角波電路，各組自激振蕩器、正弦波轉換為方波、方波轉換為三角波電路，各組成部分的作用。成部分的作用。（2）理解振蕩器電路的功能；波形轉換電路的功能。）理解振蕩器電路的功能；波形轉換電路的功能。（3）掌握振蕩器組成的四部分及各部分的作用。）掌握振蕩器組成的四部分及各部分的作用。（4）掌握振蕩器的起振條件。）掌握振蕩器的起振條件。（5）會分析電路各點波形。）會分析電路各點波形。【技能目標技能目標】（1）能正確連接電路，識別檢測所用元件，正確使用儀器儀表（示波器、萬用

2、）能正確連接電路，識別檢測所用元件，正確使用儀器儀表（示波器、萬用表）。表）。（2）具有分析電路、排除電路故障能力。）具有分析電路、排除電路故障能力。（3）能按步驟進行參數調試和測試，同時做好數據記錄。）能按步驟進行參數調試和測試，同時做好數據記錄。（4）能調節(jié)可調電阻控制放大倍數，使）能調節(jié)可調電阻控制放大倍數，使RC振蕩器起振，輸出標準正弦波。振蕩器起振，輸出標準正弦波。（5）通過分析波形、測試數據總結振蕩器、波形變換器的功能。）通過分析波形、測試數據總結振蕩器、波形變換器的功能。（6）能計算振蕩器的振蕩頻率。）能計算振蕩器的振蕩頻率。信號發(fā)生器就是一個能自己產生信號的電路。連接電路如圖8

3、.1所示，這是一個最簡單的多種函數信號發(fā)生器的電路，是用集成運放連接而成。 圖8-1 最簡單的多種函數信號發(fā)生器正弦波振蕩器的振蕩條件 正弦波振蕩器的組成框圖如圖8.2所示.在圖8.2中，是放大器，是反饋電路u1 ，為放大器的輸入信號。 圖8.2 正弦波振蕩器方框圖 即可實現穩(wěn)定。振蕩器的起振與穩(wěn)幅過程如圖8.3所示。 圖8.3 振蕩電路的起振與穩(wěn)幅過程RC橋式振蕩器RC橋式振蕩器如圖8.4所示。放大器采用集成運放。運算放大器的輸入端和輸出端分別跨接在電橋的對角線上，故把這種振蕩器稱為RC橋式振蕩器。 圖8.4 RC橋式振蕩器圖能實現穩(wěn)幅的RC橋式振蕩器如圖8.5所示。 圖8.5能實現穩(wěn)幅的R

4、C橋式振蕩器RC正弦波振蕩器的優(yōu)點是電路簡單，容易起振，但其振蕩頻率不高，一般小于1MHZ。 圖8.6 用RC振蕩器組成的實用音頻信號發(fā)生器變壓器反饋式變壓器反饋式LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 電路如圖8.7所示，圖中變壓器應采用高頻變壓器。電感三點式正弦波振蕩器電感三點式正弦波振蕩器（又稱哈特萊振蕩器）如圖8.8所示。 a)振蕩電路圖 b) 振蕩電路的簡化交流通道圖由集成運放組成的電感三點式正弦波振蕩器如圖8.9 所示。諧振回路的三個端點分別與運放的同相、反相輸入端和輸出端相連接。由集成運放組成的電感三點式正弦波振蕩器如圖8.9 所示。電容三點式正弦波振蕩器又稱考皮茲振蕩器，其電路原理如圖8

5、.10所示。 圖8.10 電容三點式振蕩器a)振蕩電路 b)振蕩器的簡化交流通道圖 由集成運放組成的電容三點式正弦波振蕩器如圖8. 11所示。諧振回路的三個端點分別與運放的同相、反相輸入端和輸出端相連接。圖8.11 集成運放組成的電容三點式振蕩器如圖8.12所這個電路也叫克拉潑振蕩器。 此時電路的振蕩頻率為： 圖8.12 克拉潑振蕩電路金屬外殼封裝的石英晶體結構示意圖如圖8.14所示。 。 圖8.14石英晶體a)石英晶體的外形 b)石英晶體的結構 石英晶體的符號和等效電路如圖8.15所示。 圖8.15 石英晶體的符號和等效電路圖8.16石英晶體的頻率特性圖8.16石英晶體的頻率特性并聯(lián)型石英晶

6、體振蕩器 并聯(lián)型石英晶體振蕩器電路如圖8.17所示。圖8.17并聯(lián)型石英晶體振蕩電路串聯(lián)型石英晶體振蕩器此處元件“L”是否正確，是否應改為電阻元件？是電感 串聯(lián)型石英晶體振蕩器如圖8.18a 所示，其交流通道圖如圖8.18b所示。串聯(lián)諧振時， 石英晶體振蕩器的等效阻抗最小且為純電阻， 所以用石英晶體作為反饋元件時， 對等于串聯(lián)諧振頻率的信號正反饋最強且沒有附加相移。圖8.18 串聯(lián)型石英晶體振蕩電路a)電路圖 b)簡化交流通道圖圖8.19 實用的石英晶體振蕩電路（皮爾斯電路）如圖8.20所示，將矩形波高電平持續(xù)的時間與信號周期的比值T1/T叫做占空比q， 一般將占空比為50%的矩形波稱為方波。

7、圖8.20 方波信號波形圖電路組成 方波信號發(fā)生器電路如圖8.21所示 圖8.21 方波信號發(fā)生器電路如果圖8.21中的T1T2，輸出信號就是矩形波。 電路組成三角波信號發(fā)生器電路如圖8.22所示圖8.22三角波信號發(fā)生器如圖8.23所示，為可以同時產生矩形波和鋸齒波的電路，其工作原理和三角波產生電路相同，只是積分器的電阻有兩條通路，這兩條通路的阻值差異很大，導致正、負向積分的時間明顯不同。 a)電路圖 b)波形圖 圖8.23555集成時基電路的內部電路方框圖如圖8.24所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本的RS觸發(fā)器，一個放電開關管VT，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構成得分壓器提供。圖

8、8.24 555集成時基電路的內部電路結構示意圖555集成時基電路的引腳圖如圖8.25 所示 圖8.25 555集成時基電路的引腳圖555集成時基電路組成的多諧振蕩器多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)電路， 555集成時基電路組成的多諧振蕩器的原理圖如圖8.26所示。RA、RB、C是外接元件。圖8.26 555構成的多諧振蕩器a)電路圖 b）波形圖555集成時基電路組成的單穩(wěn)觸發(fā)器555集成時基電路組成的單穩(wěn)觸發(fā)器的原理如圖8.27所示。 a)電路圖 b)波形圖圖8.27 555集成時基電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 555集成時基電路組成的雙穩(wěn)態(tài)電路555集成時基電路組成的雙穩(wěn)態(tài)電路又稱為施密特觸發(fā)器，其組成電

9、路和輸出波形如圖8.28所示，只要將腳2、6連在一起作為信號輸入端即可,觸發(fā)電平分為VCC/3和2VCC/3，回差電壓為VCC/3.a)電路圖 b)波形圖 c)電路的傳輸特性 圖8.28 時基電路555構成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 5G8038多種函數信號發(fā)生集成電路的引腳功能多種函數信號發(fā)生集成電路的引腳功能圖8.29 集成電路5G8038引腳圖函數發(fā)生器是一種在科研和生產中經常用到的基本波形產生器，隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，多功能信號發(fā)生器已被制作成專用集成電路，如國內生產的5G8038單片函數波形發(fā)生器，可以產生精度較高的正弦波、方波、矩形波，鋸齒波等多種信號，其輸出頻率能在20Hz-5kHz范圍內連續(xù)調整，電路調試 圖8.29 集成電路5G8038