模擬電子技術(shù)波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換

1、波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換 本章中電壓比較器是集成運(yùn)放的基本應(yīng)用，是課程的重點(diǎn)；集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析方法是需掌握的內(nèi)容。一、電壓比較器二、非正弦波發(fā)生電路的工作原理、波形分析和主要參數(shù)的分析方法三、正弦波振蕩電路的組成、種類(lèi)和分析方法四、波形變換的方法五、幾種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2021/9/121電壓比較器一、概述1. 電壓比較器的功能：比較電壓的大小。 廣泛用于各種報(bào)警電路。 輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；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。 使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱(chēng)為閾值電壓。2.電壓比較器的描述方法 :電壓傳輸特性 uOf(uI)電壓傳輸特性的三個(gè)要素：1) 輸出高電平UOH和輸出

2、低電平UOL2) 閾值電壓UT3) 輸入電壓過(guò)閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向2021/9/1223. 幾種常用的電壓比較器1) 單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓2) 滯回比較器： 輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。3) 窗口比較器： 有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。2021/9/1234. 集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)或僅引入正反饋集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)1) 凈輸入電流為02) uP uN時(shí)， uOUOM； uP 0 時(shí) uO UOM， uI 0 時(shí) uO UOM。 集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集

3、成運(yùn)放的輸入端，需加輸入端限幅電路。集成運(yùn)放的凈輸入電壓最大值為UD2021/9/125輸出限幅電路 為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)uO UZ1) 保護(hù)輸入端2) 加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換UOH UOL UZUOH UZ UOL UD 不可缺少！2021/9/126電壓比較器的分析方法：1. 寫(xiě)出 uP、uN的表達(dá)式，令uP uN，求解出的 uI即為UT；2. 根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；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uO的躍變方向。2021/9/1272. 一般單限比較器1) 若要UTR52.

4、復(fù)位式2021/9/1233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(wú)外加信號(hào)，輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。 與負(fù)反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。 在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定頻率f0的信號(hào)形成正反饋：達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。引入正反饋2021/9/12342. 起振與穩(wěn)幅：非線性環(huán)節(jié)的作用 為了在通電后f=f0的輸出信號(hào)有一個(gè)從小到大的過(guò)程，起振條件為：穩(wěn)定的振幅能振嗎？2021/9/12353. 基本組成部分1) 放大電路：放大作用2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4) 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)

5、幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅合二而一4. 分析方法 1) 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Q點(diǎn)，信號(hào)是否可能正常傳遞； 3) 是否滿足相位條件，即是否存在 f0，是否可能振蕩 ； 4) 是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。2021/9/1236相位條件的判斷方法：瞬時(shí)極性法： 斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處給放大電路加 ff0的信號(hào)Ui，且規(guī)定其極性，然后根據(jù) Ui的極性 Uo的極性 Uf的極性若Uf與Ui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。5. 分類(lèi)常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類(lèi)。1) RC正弦波振蕩電路：幾百kHz以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百kHz幾百M(fèi)Hz

6、3) 石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定2021/9/1237二、RC 正弦波振蕩電路1. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段高頻段在頻率從0中必有一個(gè)頻率f0，F(xiàn)0o。2021/9/1238RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)2021/9/12391)是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級(jí)共射放大電路？2. 電路組成2021/9/12403. RC橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。 因同相比例運(yùn)算電路有非常好的線性度，故R或Rf可用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。改變電容以粗調(diào)，改變電位器滑動(dòng)端以微調(diào)。加穩(wěn)壓管可以限制輸出

7、電壓的峰-峰值。文氏橋振蕩器的特點(diǎn)？同軸電位器2021/9/1241三、LC 正弦波振蕩電路1. LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性 在ff0時(shí)，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少？LC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性？2021/9/1242反饋網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過(guò)變壓器引入反饋。附加相移LC選頻放大電路正弦波振蕩電路 當(dāng)f=f0時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加相移為0。2021/9/12432. 變壓器反饋式3. 電感反饋式反饋電壓取自哪個(gè)線圈？反饋電壓的極性？C1是必要的嗎？特點(diǎn)： 易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。必要嗎？必須有合適的同名端2021/9/1244

8、3.電感反饋式 電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱(chēng)之為電感三點(diǎn)式電路。特點(diǎn)： 耦合緊密，易振，振幅大，C用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。2021/9/12454、電容反饋式（電容三點(diǎn)式） 若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容減小到一定程度，晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上，影響振蕩頻率。 特點(diǎn)：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適用于頻率固定的場(chǎng)合。必要嗎？2021/9/1246四、石英晶體正弦波振蕩電路1. 石英晶體的特點(diǎn)SiO2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(jī)械變形和電場(chǎng)的關(guān)系固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性感

9、性阻性 一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的Q可達(dá)104106；前者f/f為105，后者可達(dá)10101011。2021/9/1247四、石英晶體正弦波振蕩電路2. 電路石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？2) 是哪種典型的正弦波振蕩電路？石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？2) 兩級(jí)放大電路分別為哪種基本接法？ 3) C1的作用？并聯(lián)型電路串聯(lián)型電路2021/9/1248讀圖一：圖示電路中放大電路是哪種基本接法？同名端？能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？注意事項(xiàng)：1、斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處加 f=f0的輸入電壓；2、找出在哪個(gè)元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。若斷開(kāi)Cb，對(duì)電路有何影響？2021/9/1249讀圖二：判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？RC移項(xiàng)式電路RC雙T選頻網(wǎng)絡(luò)1. 這是幾級(jí)RC電路？ C3與哪個(gè)R組成一級(jí)RC電路？2. 1級(jí)移相電路能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？ 2級(jí)呢？ 4級(jí)呢？正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)2021/9/1250振蕩器分類(lèi)： 一、按振蕩波形分：正弦振蕩器 非正弦振器 二、按頻率分：高頻振蕩器 低頻振蕩器 三、按振蕩原理分：反饋型振蕩器 負(fù)阻型振