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1、第九章 信号处理与信号产生电路,9.1 滤波电路的基本概念与分类,9.2 一阶有源滤波电路,9.3 高阶有源滤波电路,9.4 开关电容滤波器,9.5 正弦波振荡电路的振荡条件,9.6 RC正弦波振荡电路,9.7 LC正弦波振荡电路,9.8 非正弦信号产生电路,9.5 .1 振荡条件,9.5 .3 起振和稳幅,9.5 .2 振荡电路基本组成,9.5 正弦波振荡电路的振荡条件,正反馈电路 （注意与负反馈方框图的差别）,若,仍有稳定的输出,振荡条件：,幅值平衡条件,相位平衡条件（n为整数）,9.5 .1 振荡条件,相位条件意味着振荡电路必须是正反馈 振幅条件以通过调整放大电路放大倍数达到,（1）振幅
2、条件：,（2）相位条件：,振荡条件：,起振条件,9.5 .3 起振和稳幅,# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？,电路器件内部噪声,当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。,噪声中，频谱分布很广，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。,稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从 回到,9.6 RC正弦波振荡电路,9.6.1 电路组成,9.6.2 选频网络的选频特性,9.6.3 振荡电路工作原理,9.6.4 启振与稳幅措施,桥式正弦波振荡器（RC串并联正弦波振荡器）,双T网络正弦波
3、振荡器,移相式正弦波振荡器,正弦波振荡电路分类：,基本放大电路,同相放大电路,反馈网络 （兼做选频网络）,9.6.1 电路组成,稳幅环节 （可由Rf或者R1热敏电阻构成，或者另加辅助电路）,反馈系数,9.6. 2 RC串并联选频网络的选频特性,幅频响应,又,则,相频响应,当,幅频响应有最大值,相频响应,用瞬时极性法：正反馈,若满足振幅平衡条件,(+),(+),(+),(+),电路输出频率：,RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波,一.相位平衡条件检查,二.幅值平衡条件,要求放大电路电压增益,9.6.3振荡电路工作原理,幅值平衡条件,相位平衡条件,采用非线性元件,9.6.4
4、 起振与稳幅措施,热敏元件,热敏电阻,起振时，,即,热敏电阻的作用,利用二极管非线性 (P474),起振时输出vo较小,二极管D1、D2截止,振荡继续vo增加D1或D2导通,稳幅原理,例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？,AF = 1，,A=3,=210=20k,=1592 Hz,起振条件：,电子琴的振荡电路（了解）：,可调,（1）检查电路组成（放大、反馈、选频和稳幅基本部分）；,（2）检查放大电路能否实现不失真放大；,（3）判断电路是否满足振荡相位平衡条件（电路是否构成正反馈）；,（4）判断幅值条件是否满足；,（5）估算振荡频率；,正弦波振荡电路
5、分析方法和步骤：,9.8 非正弦信号产生电路,9.8.1 电压比较器,9.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器,9.8.2 方波产生电路,开环电压放大倍数 A V0 = 差模输入电阻 R id = 输出电阻 R 0 =0,理想运算放大器：,电路引入负反馈！,线性区： uo = Auo(uPuN),uPuN,一、理想运放工作在线性区,9.8.1 电压比较器,条件,二、理想运放工作在非线性工作区,电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈,运放工作在非线性状态的分析方法： 若UpUn 则UO=+UOM； 若UpUn 则UO=-UOM。 虚断（运放输入端电流=0） 注意：此时不能用虚短！,三. 单门限电
6、压比较器,特点：,当vi vREF时 , vo =+vom,当vi vREF时 , vo =-vom,门限电压vREF,输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。,过零比较器:VREF=0V,输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。,电压传输特性,集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入级，防止比较器进入深饱和，提高比较器速度，需加输入端限幅电路。,二极管限幅电路使净输入电压最大值为UD,输入限幅电路,输出限幅电路 为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。,UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1),UOH UOL UZ,单门限电压比较器特点：,电路简单，灵敏度高。
7、,反相输入单门限电压比较器加入受干扰输入信号时的输出波形,抗干扰能力差！,如何提高抗干扰能力？（门限电压单一）,四. 双门限电压比较器迟滞比较器,为克服单门限电压比较器抗干扰能力差的缺点， 在比较器电路中引入了正反馈，门限电压将由参考电压和输出饱和电压共同决定，构成了抗干扰能力较强的双门限电压比较器迟滞比较器。,利用叠加定理可得门限电压：,总结:门限电压受到Vo的影响不再唯一,例:设输入为正弦波, 画出输出的波形。,例:图示电路的上下门限电压UT=3V, 稳压管的稳定电压UZ=9V,输入电压波形如图所示,试画出输出电压的波形.,解:先画出电压传输特性,抗干扰能力强,1.电路结构,9.8.2 方
8、波产生电路,迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的输入端。,上下限:,传输特性,2.工作原理：,(1) 设 uo = + UOm ,此时，输出给C 充电, uc ,则：uT+有效,一旦 uc UT+ , 就 uN uP ,在 uc UT+ 时，,uN uP ,uo 立即由UOm跳变成UOm, 设uC初始值uC(0+)= 0,uo保持+UOm不变,此时，C 经输出端放电,(2) 当uo = -UOm 时，,uT-_有效,uc达到UT-时，uo跳变,当uo 重新回到UOM 以后， 电路又进入另一个周期性的变化。,周期与频率的计算：,f = 1/T,占空比可调的矩形波发生电路,9.8.3 三角
9、波发生器与锯齿波发生器,组成： 迟滞比较器，积分器,1 三角波发生器,9.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器,1 三角波发生器,2 锯齿波发生器,T1：波形线性变化 T2：时间短 原理： 利用三角波发生器原理， 使充、放电时间常数不同。 可通过改变充放电通路及 参数来实现。,vO1：矩形波 vO： 锯齿波,本章小结,1自激振荡可以使反馈放大器工作不稳定，但我们可以利用产生自激振荡的条件去构成正反馈电路，以产生正弦波振荡。正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成。 2正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊类型的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。 3比较器是一种能够比较两个模拟量大小的电路。由于集成运放的开环电压增益很高，所以，当集成运放工作在开环状态时，可以作为比较器使用。这时，运放工作在非线性状态，其输出电压仅为正负饱和值，输入信号“虚短”的概念也不再成立。迟滞比较器具有回差特性，在信号处理电路中得到了广泛应用。 4在方波、锯齿波和三角波等非正弦波信号发生器中，运放一般工作在非线性状态。电路是由积分器、反馈网络、和比较器等环节组成，属于一种弛张振荡电路。这一类电路也得到了广泛的应用。,9.8.1,第九章 信号处理与信号产生电路,
