模擬電路波形的產(chǎn)生與變換電路演示文稿

模擬電路波形的產(chǎn)生與變換電路演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有57頁\編輯于星期二（優(yōu)選）模擬電路波形的產(chǎn)生與變換電路現(xiàn)在是2頁\一共有57頁\編輯于星期二如果：,ifXX=則去掉,iX仍有信號(hào)輸出。反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。Xi+f基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FX+doXXXdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX現(xiàn)在是3頁\一共有57頁\編輯于星期二FA=1Xd=Xf所以，自激振蕩條件也可以寫成：自激振蕩的條件：（1）振幅條件：（2）相位條件：pjjnFA2=+n是整數(shù)因?yàn)椋?.動(dòng)畫演示Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX現(xiàn)在是4頁\一共有57頁\編輯于星期二二.起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩（略大于）1、被動(dòng)：器件非線性2、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)放大電路的增益穩(wěn)幅過程：起振時(shí)，穩(wěn)定振蕩時(shí)，穩(wěn)幅措施：起振過程Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX現(xiàn)在是5頁\一共有57頁\編輯于星期二1.放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)3.選頻網(wǎng)絡(luò)——只對(duì)一個(gè)頻率滿足振蕩條件，從而獲得單一頻率的正弦波輸出。常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有RC選頻和LC選頻4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)——使電路易于起振又能穩(wěn)定振蕩，波形失真小。三.正弦波振蕩器的一般組成現(xiàn)在是6頁\一共有57頁\編輯于星期二8.2RC正弦波振蕩電路一.RC

串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性R1C1

串聯(lián)阻抗：R2C2

并聯(lián)阻抗：選頻特性：現(xiàn)在是7頁\一共有57頁\編輯于星期二1.定性分析：（1）當(dāng)信號(hào)的頻率很低時(shí)。>>R1>>R2其低頻等效電路為：其頻率特性為：當(dāng)ω=0時(shí)，uf=0，│F│=0=+90°當(dāng)ω↑時(shí)，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF90°現(xiàn)在是8頁\一共有57頁\編輯于星期二（2）當(dāng)信號(hào)的頻率很高時(shí)。＜＜R1＜＜R2其高頻等效電路為：其頻率特性為：當(dāng)ω=∞時(shí)，uf=0，│F│=0=-90°當(dāng)ω↓時(shí)，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF-90°現(xiàn)在是9頁\一共有57頁\編輯于星期二ω0=？│F│max=？由以上分析知：一定有一個(gè)頻率ω0存在，當(dāng)ω=ω0時(shí)，│F│最大，且=0°0|F|0φF90°0|F|0φF-90°現(xiàn)在是10頁\一共有57頁\編輯于星期二2.定量分析R1C1

串聯(lián)阻抗：R2C2

并聯(lián)阻抗：頻率特性：現(xiàn)在是11頁\一共有57頁\編輯于星期二通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，則有：式中：可見：當(dāng)時(shí)，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3現(xiàn)在是12頁\一共有57頁\編輯于星期二RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完整的頻率特性曲線：當(dāng)時(shí)，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|現(xiàn)在是13頁\一共有57頁\編輯于星期二二.RC橋式振蕩器的工作原理：在f0處滿足相位條件：因?yàn)椋篈F=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3輸出正弦波頻率：振幅條件：引入負(fù)反饋：選：現(xiàn)在是14頁\一共有57頁\編輯于星期二例題:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf為多大時(shí)才能起振？振蕩頻率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA=3Rf=2R1=210=20k=1592Hz起振條件：現(xiàn)在是15頁\一共有57頁\編輯于星期二能自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路半導(dǎo)體熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)）起振時(shí)Rt較大使A>3,易起振。當(dāng)uo幅度自激增長時(shí)，Rt減小，A減小。

當(dāng)uo幅度達(dá)某一值時(shí)，A→3。當(dāng)uo進(jìn)一步增大時(shí)，RT再減小,使A<3。因此uo幅度自動(dòng)穩(wěn)定于某一幅值?，F(xiàn)在是16頁\一共有57頁\編輯于星期二能自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路

起振時(shí)D1、D2不導(dǎo)通，Rf1+Rf2略大于2R1。隨著uo的增加，D1、D2逐漸導(dǎo)通，Rf2被短接，A自動(dòng)下降，起到穩(wěn)幅作用。

將Rf分為Rf1

和Rf2，

Rf2并聯(lián)二極管EWB演示——RC振蕩器現(xiàn)在是17頁\一共有57頁\編輯于星期二K：雙聯(lián)波段開關(guān)，切換R，用于粗調(diào)振蕩頻率。C：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變C，用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。振蕩頻率的調(diào)節(jié)：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振蕩頻率：現(xiàn)在是18頁\一共有57頁\編輯于星期二三.RC移相式振蕩電路

1.RC移相電路

（1）RC超前移相電路

（2）RC滯后移相電路

φA+90°+180°+270°0°φA-90°-180°-270°0°現(xiàn)在是19頁\一共有57頁\編輯于星期二2.RC移相式振蕩電路

在f0處滿足相位條件：現(xiàn)在是20頁\一共有57頁\編輯于星期二1.LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性(阻性)LC并聯(lián)諧振特點(diǎn)：諧振時(shí)，總路電流很小，支路電流很大，電感與電容的無功功率互相補(bǔ)償，電路呈阻性。R為電感和回路中的損耗電阻8.3LC正弦波振蕩器當(dāng)時(shí)，并聯(lián)諧振。諧振時(shí)，電路呈阻性：現(xiàn)在是21頁\一共有57頁\編輯于星期二

Q為諧振回路的品質(zhì)因數(shù)，Q值越大，曲線越陡越窄，選頻特性越好。諧振時(shí)LC并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個(gè)大電阻。LC并聯(lián)諧振回路的幅頻特性曲線|Z|Q小Q大現(xiàn)在是22頁\一共有57頁\編輯于星期二互感線圈的極性判別1234初級(jí)線圈次級(jí)線圈同名端1234+–+–

在LC振蕩器中，反饋信號(hào)通過互感線圈引出同名端：現(xiàn)在是23頁\一共有57頁\編輯于星期二二.變壓器反饋式LC振蕩電路

工作原理：三極管共射放大器。利用互感線圈的同名端：

滿足相位條件。振蕩頻率:現(xiàn)在是24頁\一共有57頁\編輯于星期二判斷是否是滿足相位條件——相位平衡法：

斷開反饋到放大器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)在輸入端加入一正極性的信號(hào)，用瞬時(shí)極性法判定反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相，則滿足相位條件；否則不滿足。(+)(-)(+)現(xiàn)在是25頁\一共有57頁\編輯于星期二(+)(+)(+)(+)LC正弦波振蕩器舉例滿足相位平衡條件現(xiàn)在是26頁\一共有57頁\編輯于星期二（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振蕩器舉例振蕩頻率:（–）滿足相位平衡條件現(xiàn)在是27頁\一共有57頁\編輯于星期二仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)三.

三點(diǎn)式LC振蕩電路原理：uf與uo反相uf與uo同相電感三點(diǎn)式：電容三點(diǎn)式：uf與uo反相uf與uo同相現(xiàn)在是28頁\一共有57頁\編輯于星期二

1.電感三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩頻率：現(xiàn)在是29頁\一共有57頁\編輯于星期二2.電容三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩頻率：現(xiàn)在是30頁\一共有57頁\編輯于星期二例：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。現(xiàn)在是31頁\一共有57頁\編輯于星期二Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。8.4

石英晶體振蕩電路1.頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由來衡量——頻率偏移量?！袷庮l率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——10000500000現(xiàn)在是32頁\一共有57頁\編輯于星期二一.

石英晶體2.基本特性1.結(jié)構(gòu)：極板間加電場極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場壓電效應(yīng)：交變電壓機(jī)械振動(dòng)交變電壓機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高。當(dāng)交變電壓頻率=固有頻率時(shí)，振幅最大

符號(hào)壓電諧振現(xiàn)在是33頁\一共有57頁\編輯于星期二3.石英晶體的等效電路與頻率特性等效電路：（1）串聯(lián)諧振頻率特性：

晶體等效純阻且阻值≈0（2）并聯(lián)諧振通常所以X感性0容性現(xiàn)在是34頁\一共有57頁\編輯于星期二二.石英晶體振蕩電路利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成LC振蕩電路。1.并聯(lián)型石英晶體振蕩器

石英晶體工作在fs與fp之間，相當(dāng)一個(gè)大電感，與C1、C2組成電容三點(diǎn)式振蕩器。由于石英晶體的Q值很高，可達(dá)到幾千以上，所以電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。X感性0容性現(xiàn)在是35頁\一共有57頁\編輯于星期二2.串聯(lián)型石英晶體振蕩器

石英晶體工作在fs處，呈電阻性，而且阻抗最小，正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相移為零,滿足振蕩的相位平衡條件。對(duì)于fs以外的頻率，石英晶體阻抗增大,且相移不為零，不滿足振蕩條件，電路不振蕩。

X感性0容性現(xiàn)在是36頁\一共有57頁\編輯于星期二例：分析下圖的振蕩電路能否產(chǎn)生振蕩，若產(chǎn)生振蕩,石英晶體處于何種狀態(tài)？現(xiàn)在是37頁\一共有57頁\編輯于星期二8.5比較器

將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。功能：構(gòu)成：運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。uoui0+UOM-UOM現(xiàn)在是38頁\一共有57頁\編輯于星期二1.運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法2.運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的分析方法：若U+＞U-

則UO=+UOM；若U+＜U-

則UO=-UOM。虛斷（運(yùn)放輸入端電流=0）

注意：此時(shí)不能用虛短！uoui0+UOM-UOM現(xiàn)在是39頁\一共有57頁\編輯于星期二uoui0+UOM-UOM1.過零比較器:（門限電平=0）uoui0+UOM-UOM一.單門限電壓比較器現(xiàn)在是40頁\一共有57頁\編輯于星期二tuituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā，F(xiàn)在是41頁\一共有57頁\編輯于星期二2.單門限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓當(dāng)ui>UREF時(shí),uo=+Uom當(dāng)ui<UREF時(shí),uo=-Uom

運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)現(xiàn)在是42頁\一共有57頁\編輯于星期二uoui0+Uom-UomUREF當(dāng)ui<UREF時(shí),uo=+Uom當(dāng)ui>UREF時(shí),uo=-Uom

若ui從反相端輸入現(xiàn)在是43頁\一共有57頁\編輯于星期二uoui0+UZ-UZ（1）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓忽略了UD3.限幅電路——使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值當(dāng)ui>0時(shí),uo=+UZ當(dāng)ui<0時(shí),uo=-UZ

現(xiàn)在是44頁\一共有57頁\編輯于星期二（2）穩(wěn)幅電路的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路中uoui0+UZ-UZ當(dāng)ui>0時(shí),uo=-UZ當(dāng)ui<0時(shí),uo=+UZ

現(xiàn)在是45頁\一共有57頁\編輯于星期二二.遲滯比較器1.工作原理——兩個(gè)門限電壓。特點(diǎn):電路中使用正反饋——運(yùn)放工作在非線性區(qū)。（1）當(dāng)uo=+UZ時(shí)，（2）當(dāng)uo=-UZ時(shí)，UT+稱上門限電壓UT-稱下門限電壓UT+-UT-稱為回差電壓現(xiàn)在是46頁\一共有57頁\編輯于星期二遲滯比較器的電壓傳輸特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-設(shè)ui

,當(dāng)ui=<UT-時(shí),

uo從-UZ+UZ這時(shí),uo=-UZ,u+=UT-設(shè)初始值:

uo=+UZ,

u+=UT+設(shè)ui,當(dāng)ui=>UT+時(shí),

uo從+UZ-UZ現(xiàn)在是47頁\一共有57頁\編輯于星期二例題：Rf=10k，R2=10k

，UZ=6V，UREF=10V。當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫出輸出uo的波形。上下限：uoui08V3V傳輸特性+6V-6V現(xiàn)在是48頁\一共有57頁\編輯于星期二3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V3V傳輸特性+6V-6V現(xiàn)在是49頁\一共有57頁\編輯于星期二1.電路結(jié)構(gòu)由滯回比較電路和RC定時(shí)電路構(gòu)成上下限:8.6方波發(fā)生器現(xiàn)在是50頁\一共有57頁\編輯于星期二2.工作原理：(1)設(shè)uo

=

+UZ,

此時(shí)，uO給C充電,uc

，則：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦uc>UT+

,就有u->u+,uo

立即由＋UZ變成－UZ

。在uc<UT+

時(shí)，u-

<u+,

設(shè)uC初始值uC(0+)=0方波發(fā)生器uo保持+UZ不變+UZ現(xiàn)在是51頁\一共有57頁\編輯于星期二此時(shí)，C向uO放電,再反向充電(2)當(dāng)uo

=

-UZ時(shí)，u+=UT-uc達(dá)到UT-時(shí)，uo上跳。UT+uctUT-當(dāng)uo

重新回到＋UZ

后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化