第8章 波形發(fā)生電路

復習引入新課1、發(fā)生自激振蕩的條件是：——幅度平衡條件——相位平衡條件2、起振和穩(wěn)幅一個振蕩器，要滿足相位平衡條件，在電路中必須引入正反饋。幅度的穩(wěn)定：若

，電路增幅振蕩。是維持等幅振蕩的唯一條件一般來說，自激振蕩從起振到最后穩(wěn)定，分立元件放大電路依靠非線性來起穩(wěn)幅作用；集成運放依靠調(diào)節(jié)負反饋系數(shù)來起穩(wěn)幅作用。若，則電路減幅振蕩，最后停止振蕩。自激振蕩電路的起振過程AF=1AF>1起振維持振蕩3

RC正弦波振蕩電路1）電路組成放大電路——集成運放A；選頻與正反饋網(wǎng)絡——R、C串-并聯(lián)電路；通常“選頻”與“反饋”兩網(wǎng)合一。穩(wěn)幅環(huán)節(jié)——選取

R與RF分別為正、負溫度系數(shù)的熱敏電阻，通過調(diào)節(jié)放大倍數(shù)來穩(wěn)定輸出電壓幅值。圖8-3RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路1、RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路3）振蕩頻率與起振條件1）振蕩頻率2）起振條件4）振蕩電路中的負反饋引入電壓串聯(lián)負反饋，可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，改善振蕩電路的輸出波形，提高帶負載能力。改變RF，可改變反饋深度。增加負反饋深度，并且滿足則電路可以起振，并產(chǎn)生比較穩(wěn)定的正弦波信號。采用具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT代替反饋電阻RF，可實現(xiàn)自動穩(wěn)幅。RT5）振蕩電路中的穩(wěn)幅

采用反并聯(lián)二極管的穩(wěn)幅電路如下圖所示(a)(b)

可在反饋回路串聯(lián)兩個并聯(lián)的二極管，如上圖所示，利用電流增大時二極管動態(tài)電阻減小、電流減小時二極管動態(tài)電阻增大的特點，從而使輸出電壓穩(wěn)定。帶有二極管穩(wěn)幅的RC文氏橋振蕩器電路圖

討論：合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路8.1.3LC正弦波振蕩電路用LC并聯(lián)諧振回路作為選頻網(wǎng)絡主要用來產(chǎn)生幾十KHz以上的高頻信號主要特點頻率穩(wěn)定性較好LC型正弦波信號發(fā)生器類型變壓器反饋式電容三點式(Colpitts)電感三點式（Hartley)按照反饋方式分為一、LC并聯(lián)回路的頻率特性當頻率變化時，并聯(lián)電路阻抗的大小和性質(zhì)都發(fā)生變化。并聯(lián)電路的導納圖8-11LC并聯(lián)電路并聯(lián)諧振角頻率——諧振回路的品質(zhì)因數(shù)當Q

>>1時諧振頻率：LC并聯(lián)回路的阻抗電感中的R很小圖8-11LC并聯(lián)電路在諧振頻率附近，可見，Q值不同，回路的阻抗不同。不同Q值時，LC并聯(lián)電路的幅頻特性Z01Z02Q1

>Q2Q1Q2若以LC并聯(lián)網(wǎng)絡作為共射放大電路的集電極負載（調(diào)諧放大器），則電壓放大倍數(shù)Z的幅頻特性曲線圖8-11LC并聯(lián)電路相頻特性：F+90o-90oQ1Q2Q1

>Q2感性純阻容性1.當f=f0時，電路為純電阻性，等效阻抗最大；當f

<

f0時，電路為感性；當f

>

f0時，電路為容性。所以LC并聯(lián)電路具有選頻特性。2.電路的品質(zhì)因數(shù)Q愈大，選頻特性愈好。Z的相頻特性曲線結(jié)論：Z01Z02Q1

>Q2Q1Q2圖8-11LC并聯(lián)電路二、變壓器反饋式振蕩電路1、電路組成用“瞬時極性法”判斷：-2、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率起振條件圖8-14變壓器反饋式振蕩電路教材p414——正反饋，滿足自激振蕩的相位平衡條件。同名端：相位相同的端二.變壓器反饋式電路C1是必要的嗎？特點：易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：1)是否存在四個組成部分2)放大電路是否能正常工作3)是否滿足相位條件4)是否可能滿足幅值條件

為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。必須有合適的同銘端！為什么用分立元件電路如何組成？三、電感反饋式振蕩電路1、電路組成“用瞬時極性”判斷：---2、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率起振條件圖8-15電感反饋式振蕩電路——正反饋，滿足自激振蕩的相位平衡條件。（教材p416）三.電感反饋式電路反饋電壓取自哪個線圈？反饋電壓的極性？必要嗎？

電感的三個抽頭分別接晶體管的三個極，故稱之為電感三點式電路。電路特點？三.電感反饋式電路特點：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。

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。四、電容反饋式振蕩電路1、電路組成用瞬時極性法判斷反饋性質(zhì)。

——正反饋，滿足自激振蕩的相位平衡條件。振蕩頻率起振條件---圖8-16電容反饋式振蕩電路--2、振蕩頻率和起振條件（教材p417）注意LC回路等效電容的計算四.電容反饋式（電容三點式）電路

若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當電容減小到一定程度時，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：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。與放大電路參數(shù)無關作用？3、電容反饋式改進型振蕩電路振蕩頻率選擇C<<C1，C<<C2，減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于產(chǎn)生高頻振蕩。圖8-17電容反饋式改進電路各種LC振蕩電路的比較8.1.4石英晶體正弦波振蕩電路適當?shù)厍衅可香y層涂上銀層引出兩個電極引出兩個電極加裝上外殼一、石英晶體的結(jié)構圖8-20石英晶體示意圖2、石英晶體的基本特性和等效電路1、壓電效應和壓電振蕩

壓電效應：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)生機械變形，晶片相應的方向上會產(chǎn)生交變電場的現(xiàn)象。

壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時，振幅突然增加。符號：串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率OfXfsfp容性容性感性石英晶體的等效電路及符號石英晶體阻抗頻率特性C0為靜態(tài)電容，C為晶片的彈性等效電容。一般有：C0>>C二、石英晶體正弦波振蕩電路1、并聯(lián)型石英晶體振蕩電路交流等效電路利用晶體作為一個電感來組成選頻網(wǎng)絡2、串聯(lián)型石英晶體振蕩電路圖8-23串聯(lián)型石英晶體振蕩電路當振蕩頻率等于fS時，晶體阻抗最小，且為純電阻，相移為零。此時正反饋最強，電路滿足自激振蕩條件。振蕩頻率調(diào)節(jié)R可改變反饋的強弱，以獲得良好的正弦波。---討論一：改錯，使電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩同名端對嗎？放大電路能放大嗎？各電容的作用？清華大學華成英hchya@討論二同銘端？能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？“判振”時的注意事項：1.放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；2.斷開反饋，在斷開處加f=f0的輸入電壓；3.找出在哪個元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。三個電路有什么相同之處？這樣的電路形式有什么好處？8.2電壓比較器電壓比較器將一個模擬量輸入電壓與一個參考電壓進行比較，然后將比較結(jié)果以數(shù)字量的形式（“0”或者“1”）輸出。8.2.1概述一、電壓比較器二、集成運放的非線性工作區(qū)比較器中的集成運放一般工作在非線性區(qū)，即運放處于“開環(huán)狀態(tài)”或引入了“正反饋”。

集成運放工作在非線性區(qū)的

電路特點及其電壓傳輸特性二、集成運放的非線性工作區(qū)當up>uN時，uo=+UOM≈+VCC當up<uN時，uo=-UOM≈-VCC+Vcc

-Vcc

當up=uN時，uo改變狀態(tài)（跳變）8.2.2單限比較器一、過零比較器過零比較器電路+UOpp

-UOpptuOO二、單限比較器UREF+Au0R2R1uI+UOpp

-UOpptuOO單限比較器的作用：常被用于脈寬調(diào)制。三、滯回比較器

2）在輸入電壓uI由小逐漸增大，當uI=u+時，輸出電壓u0的狀態(tài)由+UZ跳變至-UZ。這時運行原理1）電路有正反饋，輸出不可能為0；若uO=UZ，則+Uz

-UztuOO+Au0R2R1uI±UZR3+Uz

-UztuOO3)當uI變化再次等UT-時，uO由-UZ跳變?yōu)?UZ，P點電壓再次變?yōu)閁T+特點：比較點P的電壓隨輸出電壓發(fā)生改變，存在UT-、UT+兩個值。+Au0R2R1uI±UZR38.2非正弦波發(fā)生電路8.2.1矩形波發(fā)生電路一、電路組成及工作原理RC充放電回路開關器件圖8-24矩形波發(fā)生電路的原理圖圖8-25開關器件：由集成運放、R1、R2等構成的滯回比較器；延遲環(huán)節(jié)：RC充放電回路；鉗位電路：VDZ、R3。滯回比較器二、波形分析及主要參數(shù)tOuCOuOtu+u-t1t2放電充電三、振蕩周期電容的充放電規(guī)律：選擇放電t1-t2段計算：結(jié)論：改變充放電回路的時間常數(shù)及滯回比較器的電阻，即可改變振蕩周期。t1t2tOuCOuOtt3圖8-27四、占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路圖8-29改變電容的充放電路徑，使電容的充、放電時間常數(shù)不同，實現(xiàn)占空比（D

=T1/T）可調(diào)。充電時間T1放電時間T2占空比DtOuCuOtOT1T2T圖8-31電路一、電路組成8.2.2三角波發(fā)生電路二、工作原理OuO1tOuOt當u+=u-

=0時，即滯回比較器的輸出發(fā)生跳變。三、輸出幅度和振蕩周期OuO1tOuOt圖8-34鋸齒波發(fā)生電路8.2.3鋸齒波發(fā)生電路一、電路組成二、輸出幅度和振蕩周期OuO1tOuOtT1T2T例：電路如圖T8.6所示。1）運放A1、A2各組成何種功能電路；2）輸出uO為何值時切換運放A1的輸出狀態(tài)；3）定性畫出uO與uO1的波形；4）導出電路振蕩周期T的表達式；5）總結(jié)歸納非正弦振蕩電路的求解步驟。1）求滯回比較器的兩個門限電平，并畫其輸出波形；2）確定RC充放電或積分電路輸出波形；3）依充放電或積分曲