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1、第第八八章章 波波形形的的发发生生和和信信号号的的转转换换8.1 判断图题 8.1 所示各电路是否可能产生正弦波振荡,简述理由。设图(b)中 C4容量远大于其它三个电容的容量。图题 8.1解解: 图( a)所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相(A 180) ,且图中三级移相电路为超前网络,在信号频率为 0 到无穷大时相移为2700,因此存在使相移为180(F 180)的频率,即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0 (此时AF0) ;且在 ff0时有可能满足起振条件1,故可能产FA&生正弦波振荡。图( b)所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输
2、入电压反相(A 180) ,且图中三级移相电路为滞后网络,在信号频率为0到无穷大时相移为0 270,因此存在使相移为180 (F 180)的频率,即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0(此时AF 360) ;且在 ff0时有可能满足起振条件1,故可能产生FA&正弦波振荡。8.2 电路如图 8.2 所示,试用相位平衡条件判断哪个低拿路可能振荡,哪个不能,并简述理由。图题 8.2解解: (a)断开反馈网络:RC 串并电路,并在的栅极加 “+”极性,而的1T1T漏极为 “” ,即的基极为 “” ,的射极也为 “” ,即。反馈2T2To180a网络 RC 串并电路,当RC 网络谐振时,RC 网络呈阻性
3、。因此,不RC10ABVV& 31o0fo360fa能振荡。(b)断开反馈,即P 点,并在 “+”输入端的 “+”极性,则输出为“+”0V极性,或,的讨论与( a )一致,则或o360ao0fo0fo0fa,能振荡。o3608.3 电路如图题8.3 所示,试求解:(1)RW的下限值;(2)振荡频率的调节范围。图题 8.3解解: (1)根据起振条件k。22 W Wf,RRRR 故 RW的下限值为2k。(2)振荡频率的最大值和最小值分别为Hz145)( 21kHz6 . 1 2121min01max0CRRfCRf8.4 电路如图题8.4 所示。(1)试从相位平衡条件分析电路能否产生正弦波振荡;(
4、 2)若能振荡,和的值应有何关系?振荡频率是多少?为了稳幅,fR1eR电路中哪个电阻可以采用热敏电阻,其温度系数如何?图题 8.4解解:(1)断开栅极,则同8.2 题图( a)相同,可知,1To360ao0f,可能振荡。o360fa(2)文氏电桥(即RC 串并联)电路,这里,为了满31F& RC10足振荡的幅度特性,则。,故,1 FA&3A&3)1 (111efeef RRRRRA&时,才能起振,这时。12efRRRCf 21 2o o(3)在起振过程中,要使输出频率为的电压逐渐增大,就应使振荡电路工作of于增幅振荡,。但幅度足够后,再增大输出电压幅度,将出现非线性失真,1FA&因此要限制输出
5、幅度的继续增大。这里振荡后,、上温度11ef RRA& 1eRfR升高,要使不增加,上要用正温度系数的热敏电阻或者用负温度系A& 1eRfR数的热敏电阻。8.5 设运放 A 是理想的,试分析图题8.5 所示正弦波振荡电路:(1)为满足振荡条件,试在图中用+、标出运放 A 的 同相端和反相端;(2)为能起振,和两个电阻之和应大于何值;(3)此电路的振荡频率pR2R(4)试证明稳定振荡时输出电压的峰值为?ofZ pomVRRRV11 23图题 8.5解解:(1)文氏电桥应接在A 的“+”端,故 A 为上 “+” ,下 “ ” 。(2)起振条件:,故,因此1FA& 31F&3112RRRAp&kRR
6、Rp2 .10222(3)振荡频率:HzRCf59. 1101 . 0101021 2163o(4)当时,由于,故,即omoVV 3A& omVVV31omNVV31omN PN RPVRVRRVV3111RPZNomVVVV8.6 分别标出图题8.6 所示各电路中变压器的同铭端,使之满足正弦波振荡的相位条件。图题 8.6解解: 图题 8.6 所示各电路中变压器的同铭端如解图题8.6 所示。解图题 8.68.7 分别判断图题8.7 所示各电路是否满足正弦波振荡的相位条件。图题 8.7解解: (a)可能 (b)不能 (c)不能 (d)可能8.8 试分别指出图题8.8 所示两电路中的选频网络、正反
7、馈网络和负反馈网络,并说明电路是否满足正弦波振荡的相位条件。图题 8.8解解: 在图( a)所示电路中,选频网络:C 和 L;正反馈网络: R3、C2和 RW;负反馈网络: C 和 L。电路满足正弦波振荡的相位条件。在图( b)所示电路中,选频网络:C2和 L;正反馈网络: C2和 L;负反馈网络: R8 。电路满足正弦波振荡的相位条件。8.9 两种石英晶体振荡器原理电路如图题8.9a、b 所示。试说明它们属于哪种类型的晶体振荡电路,为什么说这种电路结构有利于提高频率稳定度?图题 8.9解解: 图 8.9(a)是电感三点式晶体振荡电路。图 8.9(b)是电容三点式晶体振荡电路。适当调节晶体串联
8、电容,可使晶体谐振频率与LC 谐振频率一致,又因为晶体品质因数 Q 很高,更加大了振荡频率的稳定度。所以说这种电路结构有利于提高频率稳定度。8.10 RC 文氏电桥振荡电路如图题8.10 所示。(1)试说明石英晶体的作用:在电路产生正弦波振荡时,石英晶体是在串联还是并联谐振下工作。(2)电路中采用了什么稳幅措施,它是如何工作的?图题 8.10解解: (1)晶体和 C 串联,故晶体为串联谐振,晶体呈纯阻性质,输出频率RCfo21(2)同相比例放大电路电压增益:)/(1453 RrRRADSV当增大时, T 的栅极电平上升,将增大,将下降;当减小时, TOVDSrVAOV的栅极电平下降,减小,将上
9、升,因此能自动实现稳幅作用,二极管DSrVAD 的作用是对进行整流滤波,在当小于 “0”时,给、和提供OVZDov2R1R1C正电平,为栅极提供偏置电平。8.11 试分别求解图题8.11 所示各电路的电压传输特性。图题 8.11解解: 图( a)所示电路为单限比较器,uOUZ8V,UT 3V,其电压传输特性如解图题8.11(a)所示。图( b)所示电路为过零比较器,UOL UD 0.2V,UOL UZ 6V,UT0V。其电压传输特性如解图题8.11(b)所示。图( c)所示电路为反相输入的滞回比较器,uOUZ6V。令INREF 212 O 211 PuuURRRuRRRu求出阈值电压 UT10
10、 V UT24 V其电压传输特性如解图题8.11(c)所示。图( d)所示电路为同相输入的滞回比较器,uOUZ6V。令V3NO1 211 I 212 PuuRRRuRRRu得出阈值电压 V5 . 7V5 . 1T2T1 UU其电压传输特性如解图题8.11(d)所示。图( e)所示电路为窗口比较器,uOUZ5V,UT3V,其电压传输特性如解图题8.11(e)所示。解图题 8.118.12 已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图题8.12(a) 、 (b) 、(c)所示,它们的输入电压波形均如图(d)所示,试画出uO1、uO2和 uO3的波形。图题 8.12解解: 根据三个电压比较器的电压传输特
11、性画出在输入电压作用下它们的输出电压波形,如解图题8.12 所示。解图题 8.128.13 图题 8.13 所示为光控电路的一部分,它将连续变化的光电信号转换成离散信号(即不是高电平,就是低电平),电流 I 随光照的强弱而变化。(1)在 A1和 A2中,哪个工作在线性区?哪个工作在非线性区?为什么?(2)试求出表示uO与 i 关系的传输特性。图题 8.13解解: (1)A1工作在线性区(电路引入了负反馈);A2工作在非线性区(电路仅引入了正反馈) 。(2)uO与 i 关系式为uO1 iIR1 100iIuO与 uO1的电压传输特性如解图题8.13(a)所示,因此uO与 i 关系的传输特性如解图
12、题8.13(b)所示。解图题 8.138.14 波形发生电路如图题8.14 所示,设振荡周期为T,在一个周期内uO1UZ的时间为 T1,则占空比为T1 / T;在电路某一参数变化时,其余参数不变。选择 增大、 不变或 减小填入空内:图题 8.14当 R1增大时, uO1的占空比将 ,振荡频率将 ,uO2的幅值将 ;若 RW1的滑动端向上移动,则uO1的占空比将 ,振荡频率将 ,uO2的幅值将 ;若 RW2的滑动端向上移动,则uO1的占空比将 ,振荡频率将 ,uO2的幅值将 。解解: 设 RW1、RW2在未调整前滑动端均处于中点,则应填入,;,;,;。8.15 电路如图题8.15 所示。(1)定
13、性画出uO1和 uO的波形;(2)估算振荡频率与uI的关系式。图题 8.15解解: (1)uO1和 uO的波形如解图题8.15 所示。(2)求解振荡频率:首先求出电压比较器的阈值电压,然后根据振荡周期近似等于积分电路正向积分时间求出振荡周期,振荡频率是其倒数。I 1TII1TTI 1TT625. 0221V8 uCRUufuCRUTUTuCRUUUZ解图 8.158.16 图题 8.16 所示为一波形发生器电路,试说明它是由哪些单元电路组成的,各起什么作用,并定性画出A、B、C 各点的输出波形。题 8.16解解: 电路由、所代表的三级电路组成,级为文氏电桥振荡电路,1A2A3A1A作用是发生频
14、率为的正弦波;级为过零比较器,当时,LCfo212A01OV;时,因此为的方波。为积分ZOVV201OVZOVV22OVLCfo213A电路,由于为方波,故为三角波,、都为电压跟随器,2OV3OV4A5A6A,波形如图解8.16 所示。1OAVV 2OBVV 3OCVV图解 8.168.17 试将直流电流信号转换成频率与其幅值成正比的矩形波,要求画出电路来,并定性画出各部分电路的输出波形。解解: 首先将电流信号转换成电压信号,然后将电压信号接如图题8.15所示压控振荡器的输入端,即可将直流电流信号转换成频率与其幅值成正比的矩形波,如解图题8.17(a)所示,其波形如解图(b)所示。解图题 8.17若输入电流与解图P8.29(a)所示相反,则应将uO3经比例系数为 1的反相比例运算电路后,再接压控振荡器。此题还可选用其它的压控振荡器,完成电压频率转换。