第六部分波形產(chǎn)生和信號轉(zhuǎn)換電路

1、 第五部分 波形產(chǎn)生和信號轉(zhuǎn)換電路一、正弦波振蕩電路二、非正弦波發(fā)生電路三、信號轉(zhuǎn)換電路一、自激振蕩的原理VfVi= 第一講 正弦波振蕩電路1、自激振蕩的條件AFKVfVoViAF = 1AF = 1 幅值平衡條件a+f =2n 相位平衡條件2、振蕩的建立和穩(wěn)定 、建立過程初始信號的來源？起振條件？VfVi 或 AF 1 、穩(wěn)定方式 由于A的非線性，振幅會自動穩(wěn)定某一幅度。 利用外加穩(wěn)幅電路進行穩(wěn)幅。3、振蕩頻率的確定 要想得到單一頻率的正弦波，必須在反饋環(huán)路中加一選頻網(wǎng)絡(luò)。因此振蕩器的頻率就由選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率確定。4、振蕩器的結(jié)構(gòu)、放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅和穩(wěn)頻電路 二、RC正弦波振蕩

2、電路 由RC元件構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路稱謂RC正弦波振蕩電路。包括橋式振蕩電路、雙T網(wǎng)絡(luò)式和移相式振蕩電路等類型。1、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特性VoViR1R2C1C2+F = VoViZ1Z2Z2+=Z1R1+jC11=Z2+ jC2R211=F = VoVi= 2R2C1R1C21（） + jC2R1C1R21+）（1當虛部為零時，得R1R2C1C2 0 =1C2R1C1R21+）（F =1F為實數(shù)說明無相移，最大說明有選擇性。若R1=R2=R，C1=C2=C有0 RC=1F =132、文氏電橋振蕩電路 、電路結(jié)構(gòu)一級RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和 正反饋放大電路構(gòu)成如何選擇正反饋放大電路？VoR1R2C1C

3、2+RfR3正反饋放大電路只能由兩級共射電路或運放組成的同相比例器構(gòu)成。 、電路分析 相位條件起振條件由 AF 1 得AV 3VoR1R2C1C2+RfR3穩(wěn)幅措施AV = 1 +RfR3只要將Rf 或R3換成熱敏電阻就能自動穩(wěn)幅。AV大于3又接近3。頻率計算R1R2C1C2f0 =12頻率f0 受運放Ri和Ro的影響不穩(wěn)。R1、R2的變化范圍只能在Ro Ri之間，使f0的變化受到影響。注 意0# RC振蕩器能否工作于高頻段？VoR1R2C1C2+RfR3三、LC正弦波振蕩電路1、變壓器反饋式振蕩電路相位條件起振條件振蕩頻率LCf0 =12電路特點 電路容易振蕩，輸出波形較好； 輸出與輸入電壓

4、靠磁路耦合，耦合不緊，損耗較大； 頻率的穩(wěn)定性不高。rbeRCM Rb2Rb1+ECReCeCbC2、電感三端式振蕩電路（L1+L2+2M）Cf0 12rbeRL L1+ML2+M相位條件起振條件振蕩頻率Rb2Rb1+ECReCeCbCL1L2 電路容易起振； 頻率調(diào)整方便； 振蕩頻率中等。頻率在幾百KHz幾十Mz以下，常用于對波形要求不高的設(shè)備中，如高頻加熱和接收機的本振。 輸出電壓不好。反饋電壓取自電感，對高頻信號具有較大的電抗，輸出波形中含有高次諧波；電路特點Rb2Rb1+ECReCeCbCL1L23、電容三端式振蕩電路rbeRL C1C2 LCf0 12C等于C1和C2的串聯(lián)Rb2Rb

5、1+ECReCeCb1RCC1C2LCb2相位條件起振條件振蕩頻率電路特點 頻率調(diào)整不方便。適宜制作頻率固定的振蕩器。 振蕩頻率較高。在幾百KHz 100Mz以上； 輸出電壓較好。反饋電壓取自電容C2，對高次諧波阻抗??；電路改進在電感支路中串聯(lián)電容C3，且C3的容量比C1和C2小得多。因此回路的總電容為C3。 LC3f0 12# LC振蕩器能否工作于低頻段？Rb2Rb1+ECReCeCb1RCC1Cb2LC2C34、石英晶體振蕩電路 石英晶體振蕩電路，就是用石英晶體取代LC振蕩電路中的L、C元件所組成的正弦波振蕩電路。它不僅具有很穩(wěn)定的LC值，而且回路的Q值很高可達幾萬甚至幾百萬。因而石英振蕩

6、電路的頻率穩(wěn)定度高達10-910-11 、石英晶體的特性及等效電路 石英晶體之所以能夠做成振蕩器是基于它的壓電效應(yīng)。在石英晶體某個方向加一電場，則在與此方向垂直的石英晶體兩表面產(chǎn)生機械變形；反之，若在極板間施加機械力，又會在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場。石英晶體總電抗2LC1C0C2LCCOX =1令分子為零時得串聯(lián)頻率 LCf1 =12 Lf2 = 12C+COCCO LC =12CC01令分母為零時得并聯(lián)頻率RCLCf1Xf2f 、石英晶體振蕩電路并聯(lián)型晶體振蕩電路串聯(lián)型晶體振蕩電路 實用的晶體振蕩電路、頻率可調(diào)的石英晶體振蕩電路RCLCCSCSCCOCS2LC(COCS)C0C2LCCOX =C

7、S1F1 = LC 12CCOCS1f1CCOCS1F2 = LC 12CC01f2石英晶體總電抗分子為零時得分母為零時得 第二講 非正弦波發(fā)生電路 非正弦波形式很多，獲取方式不外兩種。一是由振蕩電路直接產(chǎn)生，二是由已有波形經(jīng)變換而得。在非正弦波中矩形波獲取又是基礎(chǔ)。 0、常用的非正弦波一、非正弦波電路的基本原理1、電路結(jié)構(gòu)及工作原理 開關(guān)器件延遲反饋網(wǎng)絡(luò)波形變換電路uo開關(guān)器件反饋網(wǎng)絡(luò)延遲網(wǎng)絡(luò)波形變換電路2、振蕩條件3、分析方法 無論開關(guān)器件的輸出為高電平或低電平，如果經(jīng)過一定的延遲時間后反饋網(wǎng)絡(luò)能夠改變開關(guān)器件的輸出狀態(tài)，便能產(chǎn)生周期性的振蕩。否則不能振蕩檢查電路結(jié)構(gòu)是否完整振蕩條件是否滿

8、足 開關(guān)器件的所有狀態(tài)都要作為初始態(tài)進行分析+uOR1AR2R3R4CUZ二、矩形波產(chǎn)生電路閾值電壓電路結(jié)構(gòu)工作原理uot+UZUZtUT+UTuc UT R1R1 R2 UZuot+UZUZtUT+UTucT2R3CIn (1 )2R1R2頻率和振幅 =?如何改變它 ?參數(shù)計算變R、C可變F，換穩(wěn)壓管UZ可變振幅+uOR1AR2R3R4CUZRWRW1RW2D1D2占空比可調(diào)電路uot+UZUZtUT+UTucT1T2D斷路、短路后電路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象電路改進1 (RW1 R3) C2(RW2 R3) C工作原理T11In(1 )2R1R2T22In(1 )2R1R2uot+UZUZtUT+U

9、TucT1T2TT1+T2(RW+2R3)CIn(1 )2R1R2qT1TRW1+R3RW+2R3參數(shù)計算+uOR1A1R2R3R4CUZA2+CRRuO1二、三角波產(chǎn)生電路1、初步方案方波電路和積分電路的組合即可實現(xiàn)。+uOR1A1R2R4UZA2+CuO1R3R52、改進方案工作原理 UT R1R2 UZuP1 R2R1 R2 uoR1R1R2 (uo1)uP1 R2R1 R2 uo R1R1R2 (UZ)u0 1R3 C uo1（t1 t0 ）u0 (t0 )+uOR1A1R2R4UZA2+CuO1R3R5設(shè)初態(tài)時uo1 UZu0 1R3 C UZ（t1 t0 ）u0 (t0 )u0 1

10、R3 C UZ（t2 t1 ）u0 (t1 )參數(shù)計算T 4 R1 R3 CR2 f 4 R1 R3 CR2調(diào)節(jié)R1、R2、R3和C的值，可改變頻率；調(diào)節(jié)R1和R2的值，可改變?nèi)遣ǖ姆?。頻率和振幅 =?如何改變它 ?+uOR1A1R2R4UZA2+CuO1R3R5RWD1D2三、鋸齒波產(chǎn)生電路 在三角波產(chǎn)生電路中，如果正反向積分時間常數(shù)相差很多，輸出波形就是鋸齒波圖中R3RWttt0t1t2T1T2UZUZu01u0T1 t1 t0 2 R1 R2 R3 CT2 t2 t1 2 R1 R2 (R3 RW) C2 R1 R2 (2 R3 RW) CT R3 TT1 (2 R3 RW) 頻率和

11、振幅 =?如何改變它 ?下降時間和上升時間為四、波形變換電路 所謂波形變換，就是把一種形狀的波形變換成另一種形狀的波形。 積分電路 微分電路電壓比較器實現(xiàn)方波變?nèi)遣?、矩形波變鋸齒波。實現(xiàn)方波變尖頂波、三角波變方波。實現(xiàn)正弦波變矩形波、三角波變方波。1、基本方案2、特殊方案三角波變鋸齒波 分析波形可知，當三角波上升時，鋸齒波與之相等；當三角波下降時，鋸齒波與之相反。 波形變換電路應(yīng)為比例運算電路，當三角波上升時，比例系數(shù)為1；當三角波下降時，比例系數(shù)為1。波形分析的重要性三角波變正弦波濾波法折線法濾波法的原理是什么采用比例系數(shù)可自動調(diào)節(jié)的運算電路即可實現(xiàn)。隨著uI逐漸降低，uO逐漸升高，D1、

12、D2、D3依次導通，等效反饋電阻逐漸減小。反之，當uI逐漸升高，uO逐漸降低， 、 、 依次導通，等效反饋電阻逐漸減小/D1/D2/D3五、函數(shù)發(fā)生器 函數(shù)發(fā)生器是一種可以同時產(chǎn)生方波、三角波和正弦波的專用集成電路。通過調(diào)節(jié)外部電路參數(shù)時，還可得到占空比可調(diào)的矩形波和鋸齒波。兩比較器的同相端與輸入相連ICL8038 函數(shù)發(fā)生器原理框圖ICL8038的兩種基本接法失真度減小和頻率可調(diào)電路 第二講 信號轉(zhuǎn)換電路 在電子技術(shù)領(lǐng)域，常常需要將模擬信號進行轉(zhuǎn)換，以滿足電子系統(tǒng)的需要。如電流和電壓信號互換，交流和直流信號互換，模擬和數(shù)字信號互換等。一、電壓電流轉(zhuǎn)換電路 1、電壓電流轉(zhuǎn)換（V/I）iL iI

13、 uIR若信號源能夠輸出足夠的電流，引入電流并聯(lián)負反饋可實現(xiàn)電壓電流轉(zhuǎn)換?；倦娐酚蒛+=U-，且設(shè)R1R3=R2R4,則變換關(guān)系可簡化為 可見，負載電流IL與ui成正比，且與負載ZL無關(guān)。 實用電壓電流轉(zhuǎn)換電路實用的電壓電流轉(zhuǎn)換電路 R1 R2 R3 R4 Ruo2 uP2 0.5uI 0.5uP2R2R2 uP1 uO1 1 uo1 uI uP2uRO uO1 uP2 uI2uP1uIR0iO uP1 R4R3 R4 uI R3R3 R4 uP2 2、電流電壓轉(zhuǎn)換（I/V）集成運放引入電壓并聯(lián)負反饋即可實現(xiàn)電流電壓輪換 uo iS Rf uo iIRf 二、精密整流電路精密整流電路的功能是

14、將微弱的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。輸出保留輸入電壓的形狀，僅僅改變輸入電壓的相位。一般的整流電路中，由于二極管死區(qū)電壓的存在，不能對微弱信號整流。1、半波精密整流電路工作原理電路Uimin？ uv 數(shù)量級2、全波精密整流電路工作原理uouI 絕對值電路 分析電路輸出電壓與輸入電壓間關(guān)系，并說明電路功能，已知R1R2。例 三、電壓頻率電路 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路（VFC）的功能是將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率與其數(shù)值成正比的輸出電壓，稱為電壓控制振蕩電路（VCO）。一般情況下該電路輸出矩形波。1、電荷平衡式電路電路結(jié)構(gòu)工作原理uI值愈大，T1愈小，振蕩頻率 f 愈高。 實用電路閾值電壓 R2R3 UZuP2 R3R2 R3 uo1R2R2R3 (UZ )u01 1R1 C uI（t1 t0 ）u01 (t0 )工作原理初態(tài)u0 UZ u01 1R2 C uI（t2 t1 ）1R5C UZ（t2 t1 ）u01 (t1 )T 2 R1 R2 CR3UZuI f 2 R1 R2 CR3UZuI 由于R5R1， u01的下降速度僅決定于R5C。 2、復(fù)位式電路電源接通后，由于電容上電壓為零，即