信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路(更新)

1、2電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分1 1 緒論緒論2 2 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器3 3 二極管及其基本電路二極管及其基本電路4 4 場效應(yīng)三極管及其放大電路場效應(yīng)三極管及其放大電路5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路6 6 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)7 7 模擬集成電路模擬集成電路8 8 反饋放大電路反饋放大電路9 9 功率放大電路功率放大電路10 10 信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路11 11 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源310 10 信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路10.1 10.1 濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類10.2 10.

2、2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路10.3 10.3 高階有源濾波電路高階有源濾波電路* *10.4 10.4 開關(guān)電容濾波器開關(guān)電容濾波器10.5 10.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件正弦波振蕩電路的振蕩條件10.6 RC10.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路10.7 LC10.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路10.8 10.8 非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路410.1 濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類1. 基本概念基本概念)()()(iosVsVsA 濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制或衰減無濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制或衰減無 用頻

3、率信號(hào)的電子裝置。用頻率信號(hào)的電子裝置。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。)(Itv)(Otv濾波電路濾波電路濾波電路傳遞函數(shù)定義濾波電路傳遞函數(shù)定義時(shí)，有時(shí)，有 j s)()j ()j ( AA其中其中)j ( A)( 模，幅頻響應(yīng)模，幅頻響應(yīng) 相位角，相頻響應(yīng)相位角，相頻響應(yīng)群時(shí)延響應(yīng)群時(shí)延響應(yīng))( d)(d)(s 510.1 濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類2. 分類分類低通（低通（LPF）高通（高通（HPF）帶通（帶通（BPF）帶阻（帶阻（BEF）全通（全通（APF）6 vI R R1 C vP Rf vO RL 無源 RC 濾波電

4、路 同相比例 放大電路 10.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路1. 低通濾波電路低通濾波電路c01)( sAsA 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2c0)(1)j ( AA其中其中特征角頻率特征角頻率1f01RRA RC1c 故，幅頻相應(yīng)為故，幅頻相應(yīng)為同相比例同相比例放大系數(shù)放大系數(shù) 理想理想 實(shí)際實(shí)際 20dB/十倍頻程十倍頻程 20lg| | | | A(j ) A0 /dB 0 3 20 1 10 / C 710.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路電路如何改變？電路如何改變？幅頻響應(yīng)如何變化？幅頻響應(yīng)如何變化？ 一階有源濾波電路通一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（帶外衰減速率慢（-20dB/十倍

5、頻程），與理想情況十倍頻程），與理想情況相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾波要求不高的場合。波要求不高的場合。2. 高通濾波電路高通濾波電路 vI R R1 C vP Rf vO RL 無源 RC 濾波電路 同相比例 放大電路 理想理想 實(shí)際實(shí)際 20dB/十倍頻程十倍頻程 20lg| | | | A(j ) A0 /dB 0 3 20 1 10 / C 810.3 高階有源濾波電路高階有源濾波電路10.3.1 有源低通濾波電路有源低通濾波電路10.3.2 有源高通濾波電路有源高通濾波電路10.3.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路10.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波

6、電路9 vI R A vA R C1C vP C2C R1 同相比例 放大電路 (AVF-1)R1 vO 10.3.1 有源低通濾波電路有源低通濾波電路1. 二階有源低通濾波電路二階有源低通濾波電路2. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)1fF1RRAV )()(PoFsVsVAV )(/1/1)(APsVsCRsCsV 對(duì)于濾波電路，有對(duì)于濾波電路，有RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()(oA 0)()(PA RsVsV得濾波電路傳遞函數(shù)得濾波電路傳遞函數(shù))()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV （二階）（二階）（同相比例）（同相比例）1010.3.1 有源低通濾波電路

7、有源低通濾波電路2. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)F0VAA RC1c 令令稱為稱為通帶增益通帶增益)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 稱為稱為特征角頻率特征角頻率稱為稱為等效品質(zhì)因數(shù)等效品質(zhì)因數(shù)則則2cc22c0)(sQsAsA 濾波電路才能穩(wěn)定工作。濾波電路才能穩(wěn)定工作。時(shí)時(shí)，即即當(dāng)當(dāng) 3 03 FF VVAA注意：注意：1110.3.1 有源低通濾波電路有源低通濾波電路用用 代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)：代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)： j s2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 歸一化的幅頻響應(yīng)歸一化的幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)2cc

8、)(1arctg)( Q2. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)1210.3.1 有源低通濾波電路有源低通濾波電路3. 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 歸一化的幅歸一化的幅頻響應(yīng)曲線頻響應(yīng)曲線13 4. n階巴特沃斯傳遞函數(shù)階巴特沃斯傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為2nc0)/(1)j (AA 式中式中n為階濾波電路階數(shù)，為階濾波電路階數(shù)， c為為3dB載止角頻率，載止角頻率，A0為通帶電為通帶電壓增益。壓增益。1410.3.2 有源高通濾波電路有源高通濾波電路1. 二階高通濾波電路二階高通濾波電路 vI C C R vA vP R R1 (AVF -1)R1 vO 同相比例

9、同相比例 放大電路放大電路 將低通電路中的電將低通電路中的電容和電阻對(duì)換，便成為容和電阻對(duì)換，便成為高通電路。高通電路。傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2cc220)( sQssAsA2c22c0)(1)(1lg20)j (lg20QAA 歸一化的幅頻響應(yīng)歸一化的幅頻響應(yīng)1510.3.2 有源高通濾波電路有源高通濾波電路2. 巴特沃斯傳遞函數(shù)及巴特沃斯傳遞函數(shù)及其歸一化幅頻響應(yīng)其歸一化幅頻響應(yīng)2nc0)/(1)j (AA 歸一化幅頻響應(yīng)歸一化幅頻響應(yīng)1610.3.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路1. 電路組成原理電路組成原理可由低通和高通串聯(lián)得到可由低通和高通串聯(lián)得到必須滿足必須滿足 A0 A2 A1 A

10、0 阻阻帶帶 阻 礙陰 通通帶帶 測評(píng) 通帶 阻 礙陰 阻阻帶帶 阻 礙陰 通通帶帶 測評(píng) 通帶 阻 礙陰 O O H L A A0 O L H 通通帶帶 測評(píng) 阻阻帶帶 阻 礙阻阻帶帶 阻 礙2 11H1CR 低通截止角頻率低通截止角頻率22L1CR 高通截止角頻率高通截止角頻率HL vI 低低 通通 高高 通通 vO 1710.3.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路2. 例例1810.3.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路3. 二階有源帶通濾波電路二階有源帶通濾波電路 R2R C1C vI R C R3 2R 低低通通 高高通通 R1 同同相相比比例例 放放大大電電路路 (AVF -1

11、)R1 vO 令令傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2FF)()-(31)(sCRsCRAsCRAsAVV FF0-3VVAAA RC10 F31VAQ 得得20000)(1)( sQsQsAsA 1910.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路可由低通和高通并聯(lián)得到可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足必須滿足HL A0 A2 A1 A0 阻阻帶帶 阻 礙陰 通通帶帶 測評(píng) 通帶 阻 礙陰 阻阻帶帶 阻 礙陰 通通帶帶 測評(píng) 通帶 阻 礙陰 O O H L A A0 O H L 通通帶帶 測評(píng) 阻阻帶帶 阻 礙通通帶帶 測評(píng) vI 低低通通 高高通通 vO 2010.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻

12、濾波電路雙雙T T選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)2110.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路雙雙T T帶阻濾波電路帶阻濾波電路 2C C R 2 C R R vI vP vO Rf R1 Rf(AVF1)R1 2210.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路阻濾波電路的幅頻特性阻濾波電路的幅頻特性2310.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件正弦波振蕩電路的振蕩條件正反饋放大正反饋放大電路框圖電路框圖（注意與負(fù)（注意與負(fù)反饋方框圖反饋方框圖的差別）的差別）1. 振蕩條件振蕩條件fiaXXX 若環(huán)路增益若環(huán)路增益1 FA則則， faXX 去掉去掉， iXoX仍有穩(wěn)定的輸出。仍有穩(wěn)定的輸出。又又

13、fafa AFFAFA所以振蕩條件為所以振蕩條件為1)()( FA振幅平衡條件振幅平衡條件2)()(fan 相位平衡條件相位平衡條件24 Xo Xa Xf + 放放大大電電路路 A 反反饋饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) F 起振條件起振條件 2. 起振和穩(wěn)幅起振和穩(wěn)幅 # 振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號(hào)就能起振，起振的振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來自何處？信號(hào)源來自何處？電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動(dòng)電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動(dòng)1)()( FA2)()(fan 當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，就要限制它繼續(xù)增當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。

14、加，否則波形將出現(xiàn)失真。 噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率 0 0的噪聲信號(hào)被的噪聲信號(hào)被放大，成為振蕩電路的輸出信號(hào)。放大，成為振蕩電路的輸出信號(hào)。 穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，使振幅平衡條件從使振幅平衡條件從 回到回到1 AF。 1 AF25 Xo Xa Xf + 放放大大電電路路 A 反反饋饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) F 4放大電路（包括負(fù)反饋放大電路）放大電路（包括負(fù)反饋放大電路） 3. 振蕩電路基本組成部分振蕩電路基本組成部分4反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）4選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相

15、位平衡條件的一個(gè)頻率。經(jīng)常與反選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率。經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）4穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)2610.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1. 電路組成電路組成2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性3. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施5. 移相式正弦波振蕩電路移相式正弦波振蕩電路271. 電路組成電路組成反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)RC橋式振蕩電路橋式振蕩電路 OV R C Rf Z1 Z2 C R R1 VA A VF 放放大大電電路路 選選頻頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) fiVV = 282. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)

16、絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性反饋系數(shù)反饋系數(shù))()()(ofsVsVsFV 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)又又212ZZZ 2)(31sCRsCRsCR j s且令且令RC10 則則)( j3100 VF2002)(31 VF相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)3)(arctg00f 292. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性當(dāng)當(dāng)2002)(31 VF幅頻響應(yīng)有最大值幅頻響應(yīng)有最大值3)(arctg00f RCffRC21 100 或或 31max VF相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)0f FV 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 1 10 / 0 (a) 1 3 f 0.1 1 10 / 0 (b) 90

17、 60 30 0 30 60 90 303. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理 OV R C Rf Z1 Z2 C R R1 VA A VF 放放大大電電路路 選選頻頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) fiVV = 此時(shí)若放大電路的電壓增益為此時(shí)若放大電路的電壓增益為 斷開環(huán)路某一點(diǎn)，用瞬時(shí)斷開環(huán)路某一點(diǎn)，用瞬時(shí)極性法判斷可知，電路滿足相極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件：位平衡條件：則振蕩電路滿足振幅平衡條件則振蕩電路滿足振幅平衡條件0f 當(dāng)當(dāng)RC10 時(shí)，時(shí)，2fan (+)Av311f RRAV1313 VVFA電路可以輸出頻率為電路可以輸出頻率為 的正弦波的正弦波RCf210 RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生

18、頻率低于正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波314. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施 OV R C Rf Z1 Z2 C R R1 VA A VF 放放大大電電路路 選選頻頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) fiVV = 采用非線性元件采用非線性元件4熱敏元件熱敏元件熱敏電阻熱敏電阻起振時(shí)，起振時(shí)，311f RRAV即即1 VVFA熱敏電阻的作用熱敏電阻的作用 oV oI 功功耗耗 fR 溫度溫度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA324. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施采用非線性元件采用非線性元件4場效應(yīng)管（場效應(yīng)管（JFET）31DS3p3 RRRAV穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理 oV )(GS負(fù)值負(fù)值V

19、 DSR1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA34 CRD、整流濾波整流濾波T 為壓控電阻為壓控電阻 vDS iD vGS=0V -1V -2V -3V A Rp1 27k 2.4k R1 vO C11 C12 C13 0.3 F 0.003 F 0.003 F C21 C22 C23 2.4k R2 Rp2 27k R3 1k 0.3 F 0.03 F 0.003 F 2.4k RP4 T CS146 Rp3 6.8 k R5 10 k C3 R4 1 k 10 F D 2CP11 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié) 3 VA可變電阻區(qū)，可變電阻區(qū)，斜率隨斜率隨v vGSGS不同不同而變化而變化335. 移相式正弦波振蕩

20、電路移相式正弦波振蕩電路每節(jié)每節(jié)RC電路相移小于電路相移小于90 當(dāng)相位移接近當(dāng)相位移接近90 時(shí)，時(shí)，R兩端電壓接近零，所以，兩端電壓接近零，所以，兩節(jié)兩節(jié)RC電路組成的反饋網(wǎng)電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)（兼選頻網(wǎng)絡(luò)）很難既絡(luò)（兼選頻網(wǎng)絡(luò)）很難既滿足相位條件，又滿足幅滿足相位條件，又滿足幅值條件。值條件。 采用采用3節(jié)節(jié)RC移相電路，在特定頻率移相電路，在特定頻率f0下移相下移相180 ，加上，加上放大電路產(chǎn)生的放大電路產(chǎn)生的180 相移則滿足相位平衡條件。相移則滿足相位平衡條件。 只要適當(dāng)調(diào)節(jié)只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rf的值，使的值，使AV適當(dāng)，便可滿足振幅條件，適當(dāng)，便可滿足振幅條件，產(chǎn)生正弦振蕩。產(chǎn)生正弦振

21、蕩。3410.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路10.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路10.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路10.7.3 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路10.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路3510.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路LRCLRCZ jj1)j(j1 等效損耗電阻等效損耗電阻)1j(CLRCLZ 一般有一般有LR 則則CQLQRCLZ000 當(dāng)當(dāng)LC10 時(shí)，電路諧振時(shí)，電路諧振LC10 為諧振頻率為諧振頻率諧振時(shí)諧振時(shí)阻抗最大，且為純阻性阻抗最大，且為純阻性其中其中CLRRCRLQ1100 為品質(zhì)因數(shù)為品質(zhì)因數(shù)同時(shí)有同時(shí)有

22、scIQI 即即sLcIII 1. 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路3610.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路阻抗頻率響應(yīng)阻抗頻率響應(yīng)（a）幅頻響應(yīng)）幅頻響應(yīng) （b）相頻響應(yīng)）相頻響應(yīng) 3710.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路2. 選頻放大電路選頻放大電路3810.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路 雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于LC諧振電路的諧振電路的Q值很高，選值很高，選頻特性好，所以仍能選出頻特性好，所以仍能選出 0的正弦波信號(hào)。的正弦波信號(hào)。1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)2. 相位平衡條件相位平衡條件3. 幅值平衡條件幅值平衡條件4. 穩(wěn)幅穩(wěn)幅5. 選

23、頻選頻 通過選擇高通過選擇高增益的場效應(yīng)管和調(diào)增益的場效應(yīng)管和調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足1 FA使電路可以起振。使電路可以起振。 BJT進(jìn)入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，進(jìn)入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，從而幅值不再增加，達(dá)到穩(wěn)幅目的。從而幅值不再增加，達(dá)到穩(wěn)幅目的。（定性分析）（定性分析）3910.7.3 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路仍然由仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)A. 若中間點(diǎn)交流接地，則首端與尾端若中間點(diǎn)交流接地，則首端與尾端 相位相反。相位相反。1. 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路并聯(lián)電路 中間端的瞬時(shí)電位一定在首、尾端中間端的瞬時(shí)電位一定

24、在首、尾端電位之間。電位之間。三點(diǎn)的相位關(guān)系三點(diǎn)的相位關(guān)系B. 若首端或尾端交流接地，則其他兩若首端或尾端交流接地，則其他兩 端相位相同。端相位相同。4010.7.3 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路2. 電感三點(diǎn)式振蕩電路電感三點(diǎn)式振蕩電路4110.7.3 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路3. 電容三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩電路4210.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。1. 頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由頻率穩(wěn)定度一般由 來衡量來衡量0ff 頻率偏移量。頻率偏移量。f 0f振蕩頻率。振蕩頻率。LC振蕩電

25、路振蕩電路 Q 數(shù)百數(shù)百石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路 Q 10 000 500 0004310.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)極板間加電場極板間加電場極板間加機(jī)械力極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場晶體產(chǎn)生電場壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)交變電壓交變電壓機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)交變電壓交變電壓機(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)交變電壓頻率當(dāng)交變電壓頻率 = 固有頻率時(shí)，振幅最大固有頻率時(shí)，振幅最大壓電諧振壓電諧振2. 石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體的基本特性與等效電路4410.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路等

26、效電路等效電路LCf21s A. 串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振特性特性 晶 體 等 效 阻晶 體 等 效 阻抗為純阻性抗為純阻性0p121CCLCf B. 并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振通常通常0CC 0s1CCf 所以所以很很接接近近與與 psff（a）代表符號(hào)）代表符號(hào) （b）電路模型）電路模型 （c）電抗）電抗-頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性 2. 石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體的基本特性與等效電路4510.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路實(shí)際使用時(shí)外接一小電容實(shí)際使用時(shí)外接一小電容Cs則新的諧振頻率為則新的諧振頻率為s0s121CCCLCf 由于由于s0CCC s0s1CCCf 由此看出由此看出 )(2

27、1s0ssCCCff；時(shí)，時(shí)， 0 pssffC sss ffC 時(shí)，時(shí)，調(diào)整調(diào)整之之間間變變化化和和在在可可使使 psssfffC 2. 石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體的基本特性與等效電路4610.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路3. 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路4710.8 非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路10.8.1 電壓比較器電壓比較器10.8.2 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路10.8.3 鋸齒波產(chǎn)生電路鋸齒波產(chǎn)生電路48電壓比較器一、概述二、單限比較器三、滯回比較器四、窗口比較器五、集成電壓比較器49一、概述一、概述1. 電壓比較器的功能：比較電壓的大小。電壓比較器

28、的功能：比較電壓的大小。 廣泛用于各種報(bào)警電路。廣泛用于各種報(bào)警電路。 輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況。果，只有高電平和低電平兩種情況。 使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。2. 電壓比較器的描述方法電壓比較器的描述方法 :電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uOf(uI)電壓傳輸特性的三個(gè)要素：電壓傳輸特性的三個(gè)要素：（1）輸出高電平）輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL（2）閾值電壓）閾值電壓UT（3）輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向）輸入電壓過閾值電壓

29、時(shí)輸出電壓躍變的方向503. 幾種常用的電壓比較器幾種常用的電壓比較器（1）單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓）單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓（3）窗口比較器：）窗口比較器： 有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。（2）滯回比較器：具有滯回特性）滯回比較器：具有滯回特性 輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷簡握{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷篢2T1UUU514 4、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)

30、的特點(diǎn)：集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)：1) 凈輸入電流為凈輸入電流為02) uP uN時(shí)，時(shí)， uOUOM uP 0 時(shí)時(shí) uO UOM; uI 0 時(shí)時(shí) uO UOM 集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)放的集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)放的輸入端，需加輸入端限幅電路。輸入端，需加輸入端限幅電路。集成運(yùn)放的凈輸入集成運(yùn)放的凈輸入電壓最大值為電壓最大值為UD53輸出限幅電路輸出限幅電路 為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)UOH UOL UZUOH UZ UOL

31、UD 不可缺少！不可缺少！54輸出限幅電路輸出限幅電路uO UZ（1）保護(hù)輸入端（）保護(hù)輸入端（uid0，iid0）；）；（2）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換（工作）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換（工作在線性區(qū)，內(nèi)部晶體管不需要從截止在線性區(qū)，內(nèi)部晶體管不需要從截止區(qū)逐漸進(jìn)入飽和區(qū)，反之也不需要）。區(qū)逐漸進(jìn)入飽和區(qū)，反之也不需要）。電壓比較器的分析方法：電壓比較器的分析方法：（1 1）寫出寫出 uP、uN的表達(dá)式，的表達(dá)式，令令uP uN，求解出的求解出的 uI即為即為UT；（2 2）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；（3 3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相

32、輸入端決定）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出輸出電壓電壓的躍變方向。的躍變方向。552. 一般單限比較器一般單限比較器得令, 0PNI211REF212NuuuRRRURRRu（1）若要）若要UTURH時(shí)，時(shí)，uO1= uO2= UOM，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止；截止； uO= UZ。 當(dāng)當(dāng)uIURL時(shí)，時(shí)，uO2= uO1= UOM，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止；截止；uO= UZ 。 當(dāng)當(dāng)URLuI URH時(shí)，時(shí)， uO1= uO2= UOM，D1、D2均截止均截止（相當(dāng)于斷路），穩(wěn)壓管截止，（相當(dāng)于斷路），穩(wěn)壓管截止， uO= 0。60CCVEEV特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 無需限幅

33、電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低電平；無需限幅電路，根據(jù)電源電壓確定所需高、低電平；2. 可直接驅(qū)動(dòng)集成數(shù)字電路；可直接驅(qū)動(dòng)集成數(shù)字電路；3. 響應(yīng)速度快；響應(yīng)速度快；4. 可具有選通端（使能端）；可具有選通端（使能端）；5. 電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。電源電壓升高，工作電流增大，工作速度加快。五、集成比較器五、集成比較器某型號(hào)集成比較器的等效電路某型號(hào)集成比較器的等效電路61集成電壓比較器與集成運(yùn)算放大器比較：集成電壓比較器與集成運(yùn)算放大器比較： 開環(huán)增益低、失調(diào)電壓大、共模抑制比小，靈敏度往往不開環(huán)增益低、失調(diào)電壓大、共模抑制比小，靈敏度往往不如用集成運(yùn)放構(gòu)成的比較器高。如

34、用集成運(yùn)放構(gòu)成的比較器高。 但集成電壓比較器中無頻率補(bǔ)償電容，因此轉(zhuǎn)換速率高，但集成電壓比較器中無頻率補(bǔ)償電容，因此轉(zhuǎn)換速率高，改變輸出狀態(tài)的典型響應(yīng)時(shí)間是改變輸出狀態(tài)的典型響應(yīng)時(shí)間是30200ns。 相同條件下相同條件下741集成運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間為集成運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間為30 s左右。左右。62討論二討論二 已知某型號(hào)集成電壓比較器內(nèi)部等效電路如圖（已知某型號(hào)集成電壓比較器內(nèi)部等效電路如圖（a）所）所示，試求解圖（示，試求解圖（b）（）（e）各電路的電壓傳輸特性。）各電路的電壓傳輸特性。63討論三討論三 已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們各已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如

35、圖所示，說出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫出各電路輸出電，畫出各電路輸出電壓的波形。壓的波形。 你能分別組成你能分別組成具有圖示電壓傳輸具有圖示電壓傳輸特性的電壓比較器特性的電壓比較器電路嗎？電路嗎？同相輸入同相輸入單限比較器單限比較器反相輸入反相輸入滯回比較器滯回比較器窗口窗口比較器比較器64 vI VT 5V O VT 5V t1 t3 t vO 10V O 10V t1 t2 t3 t vO/V 10 VT 5 0 10 5 VT vI/V 解：解：（1）門限電壓）門限電壓（3）輸出電壓波形）輸出電壓波形例例電路如圖電路如圖9.4.6a所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖c所所示輸入信號(hào)下的輸出電壓波形。示輸入信號(hào)下的輸出電壓波形。（2）傳輸特性）傳輸特性V521OH221REF1T RRVRRRVRVV521OL221REF1T RRVRRRVRV 0REF V0V 1O V與