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1、第八章 信号发生电路,模拟电子技术,8.1 正弦波振荡电路 8.2 电压比较器 8.3 非正弦波发生电路,8.1 正弦波振荡电路,8.1.1 正弦波振荡电路的工作原理,1 振荡产生的基本原理,正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。,自激振荡在没有外加输入信号的条件下，电路内部自发的产生某些频率 和幅度的震荡信号的现象。,需要选频网络确定 一个固定频率,自激振荡的平衡条件,平衡时要保证uo不变， 则必有：,又因为：,2 振荡的平衡条件,可得：,1）振幅平衡条件,2）相位平衡条件,3 起振条件,结果：产生增幅振荡,相位起振条件： 所引反馈为正反馈,uo,三极管 进入非线性
2、区,uo不再增大，自激振荡建立, 自激振荡过程,振荡频率f0由相位平衡条件决定。,选频网络可设在 中或 中。,选频网络由RC元件或LC元件组成。,正弦波振荡电路只在一个频率下(f0)满足相位平衡条件。,3 振荡电路的振荡频率f0,1 RC选频网络的选频特性,8.1.2 RC振荡电路,幅频特性:,相频特性:,2 RC桥式振荡器的工作原理：,电路包括：放大电路、选频网络、反馈网络、稳幅环节。,文氏电桥等效电路, RC桥式振荡器的工作原理：,同相放大器,为满足振荡的幅度条件 ，所以Af3。加入Rf、R1支路，构成串联电压负反馈。,当电路达到稳定平衡状态时：, 电路的稳幅过程,UO升高，T，RF ，A
3、，UO ,起振时RF2R1, 使A3,易起振。 当Uo幅度自激增长达某一值时， RF=2R1，A=3。 当Uo进一步增大时， RF2R1 ,使A3。,3 自稳幅振荡电路, 振荡频率, 二极管作用,V1、V2、R3等效电阻为,当v0幅值很小时， V1、V2接近开路，RWR3。,当v0幅值较大时， V1或V2导通，RW减小，Au下降。,U0 幅值趋与稳定。,电路起振,改善波形，稳定输出,3 自稳幅振荡电路,V1、V2、R3等效电阻为, RP的调节,调节输出电压的波形合幅度,为保证起振要求：,即：,为保证电路自动稳幅要求：,故：,LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振荡电路相似，包括有放大电路、正反
4、馈网络、选频网络和稳幅电路。,一、LC并联谐振回路:,通常rL,8.1.3 LC 正弦振荡,3. 幅频特性,1. 谐振频率 f0,2. 品质因数Q,4. 相频特性,初级线圈,次级线圈,同名端,在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出,同名端：,互感线圈的极性判别：,1、LC正弦波振荡器的几点基本概念：,三、变压器反馈式振荡电路,A. 若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。,中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。,三点的相位关系:,B. 若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。,2、振荡电路,工作原理：,三极管共射放大器。,利用互感线圈的同名端：,满足相位条件。,振荡频率:,相位平衡法判断
5、相位条件:,断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。,由LC并联谐振电路构成选频网络,四、三点式LC振荡电路,原理：,uf与uo反相,uf与uo同相,电感三点式：,电容三点式：,uf与uo反相,uf与uo同相,振荡频率：,（1）电感三点式LC振荡电路,-哈特莱振荡器(hartley),（2） 电容三点式LC振荡电路,振荡频率：,-科皮兹振荡器(Colpitts),8.2 电压比较器,8.2.1 单限电压比较器,8.2.2 迟滞比较器,8.2.3 窗口比较器,8.2.4 集成电压比较器,uP
6、 uN时，u0= -UOM,传输特性,概述：,uPuN时，u0= UOM, 只满足虚断，不满足虚短的条件,1 过零比较器,8.2.1 、单限电压比较器,uI0时，UOH= -UOM,uI 0时，UOL= UOM,例：已知输入信号波形如图，画出输出电压的波形,2. 单限电压比较器,uI UREF时，UOL= -UZ,uIUREF时，UOL= UZ,UT=UREF,定义门限电压UT,同相输入单限电压比较器,传输特性,反相输入单限电压比较器,2. 单限电压比较器,例：已知输入信号波形如图，画出输出电压的波形,例：电路如图，已知ui=Uimsinwt，且RCT/2，画出UO1、UO2和UO3的波形，设
7、集成运放的最大 输出电压为UOPP,实例：街灯控制应用电路,保护作用：防止三极管发射结反偏击穿,在夜晚，uiUR集成运放的输出接近于15V，三极管饱和导通，继电器中的电流使开关闭和，街灯打开。,在白天uiUR集成运放的输出接近于-15V，三极管截止，继电器中的电流为0，开关断开，街灯关闭。,8.2.2 迟滞比较器 (施密特触发器),uO,UTH,UTL,UZ, UZ,传输特性,工作原理:,(1)uI足够小: 设 UOH = + UZ ,当uIUTH时,UOL = - UZ,反相迟滞 比较器,传输特性,门限电压的求法：,求出ui相连的集成运放端口电压(uN或uP)的表达式，当输出状态变化时，与集
8、成运放另一端电压(uP或uN) 相等, 此时的输入电压uI即为门限电压UTH和UTL 。,门限宽度或 回差电压,同相型迟滞比较器:,例：设输入为正弦波, 画出输出的波形。,例：R1=40k，R2=10k ，R=8k ，UZ=6V，UREF=3V。画出传输特性；当输入电压uI的波形如图所示时，画出输出电压uO的波形。,该电路在实际应用中常会出现噪声光源，如在很短时间内云层引起的光密度的脉动。输出就会出现误动作。,实例：街灯控制应用电路,实例：街灯控制应用电路,8.2.3 窗口比较器,8.3 非正弦波发生器,8.3.1 方波发生电路,8.3.2 三角波和锯齿波发生电路,8.3.1 方波发生器,1、电路结构,由滞回比较电路和RC定时电路构成,门限电压:,2、工作原理：,(1)设 uo = + UZ ,(2)当uo= -UZ 时，,uo = + UZ,uo向C充电,时,uo=-UZ,uo = - UZ,C向uo放电,时,uo=+UZ,3、周期与频率的计算：,T2、 T2的值为:,周期：,电路结构：迟滞比较器+反向积分电路,8.3.2 三角波发生器,工作原理：,若uo1=+UZ， uo， u+ 。,当u+ 0时， uo1翻转为-UZ。,若uo1=-UZ， uo， u+ 。,当u+ 0时， uo1翻转为+UZ。,波形图,振荡周期：,8.3.3 锯齿波发生器,
