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1、第八章 波形的发生和信号的转换 v 8.1 正弦波振荡电路v 8.2 电压比较器v 8.3 非正弦波发生电路v 8.4 其他信号转换电路18.1 正弦波振荡电路正弦波发生电路在正弦波发生电路在无外接输入信号无外接输入信号的前提下产生的前提下产生某一某一频率、一定幅度频率、一定幅度的正弦波输出，它是各类波形发生器和信的正弦波输出，它是各类波形发生器和信 号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路 或正弦波振荡器。或正弦波振荡器。8.1.1 概述v 产生正弦波的条件v 正弦波发生电路的组成v 能否产生正弦波振荡的判断2正弦波振荡电路一、正弦
2、波振荡的条件和电路的组成 正弦波振荡无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。从设计电路的角度:针对放大电路通频带内某一频率的信号给放大电路引入正 反馈3一、正弦波振荡的条件和电路的组成 正弦波振荡无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。解决一定幅值从设计电路的角度:加入稳幅环节解决了单一频率信号在输出端 从无到有、从小到大的问题,但 如果不采取相应的措施,输出电 压幅度会不断增大,直至饱和41. 基本组成部分1) 放大电路：放大作用 2) 正反馈网络：满足相位条件 3) 选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅? 1.若要产生正弦波振荡,对 及 有哪些基本
3、要求2.如何分析电路是否能产生正弦波振荡52. 正弦波振荡的条件一旦产生稳定的振荡，则电 路的输出量自维持，即幅值平衡条件 相位平衡条件起振条件：62. 起振与稳幅电路如何从起振到稳幅？稳定的 振幅非线性环节 的必要性！71) 是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路； 3) 是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。3.分析方法1) 是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路； 3) 是否满足相位条件，即
4、是否存在 f0，是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。8相位条件的判断方法：瞬时极性法断开反馈，在断开处给放大电路加 ff0的信号Ui，且规定 其极性，然后根据在多数正弦波振荡电路中 ，输出量、净输入量和反 馈量均为电压量。 极性？Ui的极性 Uo的极性 Uf的极性若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生正弦波振荡；否则电路 不可能产生自激振荡。9二. 分类常用选频网络所用元件分类。 1) RC正弦波振荡电路：几百千赫以下 2) LC正弦波振荡电路：几百千赫几百兆赫 3) 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定108.1.2 RC正弦波振荡电路放大电路具有稳幅作用输入电阻大输出电
5、阻小选频网络正反馈?1.振荡频率是多少2.反馈系数及电压放大倍数是多少11用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路， 可选用的 RC 选频网络有多种，这里只介绍文氏桥选频电路 。一、RC串并联选频网络8.1.2 RC正弦波振荡电路12频率特性令13传递函数：相频特性：幅频特性：应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数 等于3、输入电阻趋于无穷大、输出电阻 趋于0的放大电路。14二. 用运放组成的RC振荡器因为：相位平衡条件对于频率为 的信号满足相位平衡条件15幅值平衡条件要求由于二. 用运放组成的RC振荡器输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于016能自行启动的电路（1）半导体 热敏电
6、阻起振时，RT略大于2R1，使 AF1，以便起振；起振后，uo逐渐增大则RT逐 渐减小，使得输出uo为某值 时，AF=1，从而稳幅。uo_+RTR CRCR117能自行启动的电路（2）18频率可调的文氏桥振荡器改变电容以粗调，改变电位 器滑动端以微调。加稳压管可以限制输出电压 的峰-峰值。同轴 电位器191)是否可用共射放大电路？ 2)是否可用共集放大电路？ 3)是否可用共基放大电路？ 4)是否可用两级共射放大电路？问题应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻 趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。不符合相位条件不符合幅值条件输入电阻小、输出 电阻大，影响f0可引入电压串联负反
7、馈，使 电压放大倍数大于3，且Ri大、 Ro小，对f0影响小20讨论一：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路?如何增大振荡频率文氏桥振荡电路的局限性21上节课回顾1.正弦波振荡的条件幅值平衡条件 相位平衡条件起振条件：正弦波振荡电路的四个组成部分判断方法222. RC正弦波振荡电路应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数 略大于3、输入电阻趋于无穷大、输出电 阻趋于0的放大电路。238.1.3 LC 正弦波振荡电路理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻 抗无穷大。谐振频率为一.LC并联网络的选频特性24构成正弦波振荡 电路最简单的做 法是通过变压器 引入反馈。附加相移LC选频放大电路正弦波振荡电路当
8、f=f0时，电压 放大倍数的数值 最大，且附加相 移为0。25二. 变压器反馈式电路 C1是必要的吗？特点： 易振，波形较好； 耦合不紧密，损耗大， 频率稳定性不高。为使N1、N2耦合紧密， 将它们合二为一，组成电 感反馈式电路。必须有合适的同名端！反馈电压取自哪个线圈？ 反馈电压的极性？分析电路是否可能产生正弦 波振荡的步骤： 1) 是否存在组成部分 2) 放大电路是否能正常工作 3) 是否满足相位条件26三. 电感反馈式电路反馈电压取自哪个线圈？ 反馈电压的极性？必要吗？电感的三个抽头分别接 晶体管的三个极，故称 之为电感三点式电路。分析电路是否可能产生正弦 波振荡的步骤： 1) 是否存在
9、组成部分 2) 放大电路是否能正常工作 3) 是否满足相位条件27振荡频率：三. 电感反馈式电路28特点：耦合紧密，易振，振幅大 ，C 用可调电容可获得较宽范围 的振荡频率。波形较差，常含有 高次谐波。由于电感对高频信号呈现较大的电 抗，故波形中含高次谐波，为使振 荡波形好，采用电容反馈式电路。三. 电感反馈式电路29上节课回顾LC正弦波振荡电路 变压器反馈式、电感反馈式30四. 电容反馈式（电容三点式）电路特点：振荡频率不易调节 ，常用于固定振荡频率场 合31振荡频率：特点：振荡频率不易调节 ，常用于固定振荡频率场 合328.1.4 石英晶体正弦波振荡电路SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。
10、压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。容性感性阻性一. 石英晶体的特点33二. 电路 （1）并联型电路（2）串联型电路34讨论同名端？能产生正弦 波振荡吗？ 注意事项： 1. 放大电路必须能够正常工作，放大电路的基本接法； 2. 断开反馈，在断开处加 f=f0的输入电压； 3. 找出在哪个元件上获得反馈电压，是否能取代输入电压。清华大学 华成英 8.2.1 概述 8.2.2 单限比较器 8.2.3 滞回比较器 8.2.4 窗口比较器 8.2.5 比较器的应用8.2 电压比较器1. 电压比较器的功能：比 较电压的大小。输入电压 是连续的模拟信号；输出 电
11、压表示比较的结果，只 有高电平和低电平两种情 况。36运放的非线性应用：是指由运放组成的电路处于非线性状态 ，输出与输入的关系 uo=f( ui ) 是非线性函数。 一. 电路中的运放处于非线性状态。电路结构：运放开环或引入正反馈，运放处于非线性状态。8.2.1 概述正反馈网络37二.电压比较器的描述方法 :电压传输特性 uOf(uI)电压传输特性的三个要素： （1）输出高电平UOH和输出低电平UOL （2）阈值电压UT （3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向38三. 几种常用的电压比较器（1）单限比较器：只有一个阈值电压（3）窗口比较器：有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两
12、次。（2）滞回比较器：具有滞回特性输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压 单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压39上节课回顾二.电压比较器的描述方法 :电压传输特性 uOf(uI)电压传输特性的三个要素： （1）输出高电平UOH和输出低电平UOL （2）阈值电压UT （3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向一. 电路中的运放处于非线性状态。正反馈网络408.2.2 单限比较器特点：运放处于开环状态。一. 过零比较器（1）UOH UOM， UOL UOM （2）UT0 （3）uI 0 时 uO UOM; uI UT时， uN uP，uO=-UZ（1）若要UTURH时，uO1=
13、uO2= UOM，D1导通，D2截止； uO= UZ。当uIUon ，则uO仅在大于Uon近似为uI，失真。精密整流电路是信号处理电路，不是电源中AC-DC的能量 转换电路；实现微小信号的整流。76设RRf对于将二极管和晶体管作电子开关 的集成运放应用电路，在分析电路时 ，首先应判断管子相当于开关闭合还 是断开，它们的状态往往决定于输入 信号或输出信号的极性。精密整流电路的组成半波整流，若加uI的负半周，则实现全波整流77全波精密整流电路二倍频三角波绝对值运算电路78（1）熟练掌握产生正弦波振荡的平衡条件、RC正弦波振荡电路的起振条件和振荡频率的计算；（2）根据相位平衡条件判断变压器耦合式、电容三点式、电感三点式、石英晶体正弦波振荡电路能否振荡；（3）熟练掌握电压比较器的工作原理；（4）理解非正弦发生电路的工作原理及波形变换电路的工作原理。本章总的要求：79第八章 结束电子技术 模拟电路部分80
