第九章信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路2016.11.22

1、2022-4-249.1 濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類9.3 高階有源濾波電路高階有源濾波電路*9.4 開(kāi)關(guān)電容濾波器開(kāi)關(guān)電容濾波器（見(jiàn)書（見(jiàn)書P435,本課程不作要求）本課程不作要求）9.5 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路（分類、原理、振蕩條件）（分類、原理、振蕩條件）9.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路9.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路*9.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路（見(jiàn)書（見(jiàn)書P444,本課程不作要求）本課程不作要求）9.8 非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路第九章第九章 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（大綱第（大綱第8 8章）章）2

2、022-4-2412022-4-24本章主要內(nèi)容涉及信號(hào)的處理、信號(hào)的產(chǎn)生涉及信號(hào)的處理、信號(hào)的產(chǎn)生包含：包含：濾波器電路濾波器電路-高通、低通和帶通、帶阻電路高通、低通和帶通、帶阻電路信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)產(chǎn)生電路-正弦波產(chǎn)生電路、非正弦波產(chǎn)生電路正弦波產(chǎn)生電路、非正弦波產(chǎn)生電路2022-4-241. 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(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú)濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú) 用頻率信號(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。濾波電路傳遞函數(shù)定義濾波電路傳遞

3、函數(shù)定義時(shí)，有時(shí)，有 j s)(je)j ()j ( AA)()j ( A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 9.1 濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類32022-4-249.1 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）分類42022-4-241. 低通濾波電路低通濾波電路c01)( sAsA 傳 遞 函 數(shù)傳 遞 函 數(shù)（推導(dǎo)見(jiàn)下頁(yè)）（推導(dǎo)見(jiàn)下頁(yè)）2c0)(1)j (

4、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)9.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路52022-4-24傳遞函數(shù)推導(dǎo)見(jiàn)書424c01)( sAsA FViVijVijRjVPcR11c1c1運(yùn)放輸入電流近似為運(yùn)放輸入電流近似為0，R與與C電流相等電流相等RC1c 假設(shè)假設(shè)jwS 則有則有表示輸入減小表示輸入減小F倍，倍，故放大倍數(shù)減小故放大倍數(shù)減小F倍倍2022-4-249.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路2. 高通濾波電路高通濾波電路 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（- -20d

5、B/十倍頻程），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(chǎng)合。波要求不高的場(chǎng)合。 低通電路中的低通電路中的R和和C交換交換位置便構(gòu)成高通濾波電路位置便構(gòu)成高通濾波電路72022-4-249.3.2 有源高通濾波電路有源高通濾波電路9.3.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路9.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路9.3.1 有源低通濾波電路有源低通濾波電路9.3 高階有源濾波電路高階有源濾波電路82022-4-241. 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

6、/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）9.3.1 有源低通濾波電路有源低通濾波電路92022-4-24模擬的一階濾波器帶外衰減是20db/十倍頻，而二階則是40db/十倍頻，階數(shù)越高帶外衰減越快?？梢源致缘卣J(rèn)為階數(shù)越高濾波效果越好，但有時(shí)可能需要折中考慮相移，穩(wěn)定性等因素。一階濾波器和二階濾波器的區(qū)別：階數(shù)越高濾波效果越好。當(dāng)然，無(wú)論電感電

7、容濾波器還是模擬濾波器，算法都會(huì)隨著階數(shù)的增加變得復(fù)雜。 102022-4-242. 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2cn22c0)( 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：112022-4-242. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)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 (lg20QA

8、A 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)(1arctan)(Q 122022-4-243. 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132022-4-244. 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截止角頻率，截止角頻率，A0為通帶電為通帶電壓增益。壓增益。142022-4-241. 二階高通濾波電路二階高通濾波電路 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

9、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)9.3.2 有源高通濾波電路有源高通濾波電路152022-4-242. 巴特沃斯傳遞函數(shù)及其歸一化幅頻響應(yīng)巴特沃斯傳遞函數(shù)及其歸一化幅頻響應(yīng)2n0)/(1)( cAjA 歸一化幅頻響應(yīng)歸一化幅頻響應(yīng)162022-4-241. 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 9.3.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路結(jié)論：

10、RC的值不同，R1C1 R2C2172022-4-249.3.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路2022-4-24182. 例例9.3.2請(qǐng)同學(xué)計(jì)算中心頻率和帶寬，畫出幅頻曲線請(qǐng)同學(xué)計(jì)算中心頻率和帶寬，畫出幅頻曲線2022-4-24 令令傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2FF)()(31)(sCRsCRAsCRAsAVV - -FF03VVAAA- - RC10 F31VAQ 得得20000)(1)( sQsQsAsA 193. 二階有源帶通濾波電路二階有源帶通濾波電路2022-4-24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 HL 說(shuō)明：帶通濾波電路條件是說(shuō)明：帶通濾波電路條件是9

11、.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路20實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)把帶通電路作為旁路實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)把帶通電路作為旁路2022-4-249.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路21雙雙T T帶阻選頻網(wǎng)絡(luò)帶阻選頻網(wǎng)絡(luò)2022-4-249.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路22雙雙T T帶阻濾波電路帶阻濾波電路2022-4-24 9.3.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路23帶阻濾波電路的幅頻特性帶阻濾波電路的幅頻特性2022-4-2424正弦波振蕩器正弦波振蕩器非正弦波振蕩器非正弦波振蕩器振蕩器振蕩器波形波形產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理反饋式振蕩器反饋式振蕩器負(fù)阻式振蕩器負(fù)阻式振

12、蕩器反饋型反饋型LC振蕩器振蕩器反饋型反饋型RC振蕩器振蕩器 本節(jié)主要介紹反饋型振蕩器的工作原理。本節(jié)主要介紹反饋型振蕩器的工作原理。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器9.5 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路振蕩器的分類振蕩器的分類25 正弦波振蕩器可分成兩大類： 一類是利用正反饋原理構(gòu)成的反饋型振蕩器，它是目前應(yīng)用最多的一類振蕩器（本課程）（本課程）； 另一類是負(fù)阻振蕩器，它是將負(fù)阻器件直接接到諧振回路中，利用負(fù)阻器件的負(fù)電阻效應(yīng)去抵消回路中的損耗，從而產(chǎn)生等幅的自由振蕩，這類振蕩器主要工作在微波頻段。從原理上分類2022-4-24圖 電阻器件的伏安特性 （a）正電阻器件 （b）電壓控制型負(fù)阻器件 (

13、c) 電流控制型負(fù)阻器件 負(fù)電阻是流過(guò)其間的電流越大，電阻兩端電壓越小，故電流、電壓增量的方向相反，兩者的乘積為負(fù)值，如圖（b）、(c)所示： VI R 本頁(yè)了解27振蕩器本質(zhì)n正弦波振蕩器是一種將直流電能自動(dòng)轉(zhuǎn)換成所需交流電能的電路。它與放大器的區(qū)別在于這種轉(zhuǎn)換不需外部信號(hào)的控制。振蕩器輸出的信號(hào)頻率、波形、幅度完全由電路自身的參數(shù)決定。28 應(yīng)用場(chǎng)合： 正弦波振蕩器在各種電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。例如，無(wú)線發(fā)射機(jī)中的載波信號(hào)源，接收設(shè)備中的本地振蕩信號(hào)源，各種測(cè)量?jī)x器如信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、T測(cè)試儀中的核心部分以及自動(dòng)控制環(huán)節(jié)，都離不開(kāi)正弦波振蕩器。 指標(biāo)：輸出f范圍；輸出幅度范圍； f穩(wěn)定

14、度。 振蕩器的應(yīng)用和指標(biāo)2022-4-2429反饋型振蕩器的基本工作原理n反饋型振蕩器是通過(guò)正反饋聯(lián)接方式實(shí)現(xiàn)等幅正弦振蕩的電路。這種電路由三部分組成，一是放大電路，二是選頻網(wǎng)絡(luò)，三是正反饋網(wǎng)絡(luò)（有時(shí)稱為兩部分組成，把選頻和正反饋合為一部分），見(jiàn)圖。放大電路A選頻網(wǎng)絡(luò)0正反饋網(wǎng)絡(luò)FUi Ui =AUi Ui,=AFUi 30圖 反饋振蕩器的組成方框圖及相應(yīng)電路(a)放大器反饋網(wǎng)絡(luò)UfUiUoUfUfUoUiUfLfLC諧振放大器反饋網(wǎng)絡(luò)(b)反饋振蕩器框圖31平平衡衡 起振要求起振要求：(1) 接通電源后能夠從無(wú)到有，從小到大建立起接通電源后能夠從無(wú)到有，從小到大建立起具有某一固定頻率的正弦波

15、輸出。具有某一固定頻率的正弦波輸出。 (信號(hào)源信號(hào)源,正反饋正反饋,選頻選頻) 平衡要求：平衡要求： (2)振蕩器在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后能維持一個(gè)等幅連續(xù)的振蕩器在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后能維持一個(gè)等幅連續(xù)的振蕩（從變大到保持不變）。振蕩（從變大到保持不變）。(增益隨著輸入的增大而減小增益隨著輸入的增大而減小) 穩(wěn)定要求：穩(wěn)定要求：(3)當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，電路的穩(wěn)定狀態(tài)不受當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，電路的穩(wěn)定狀態(tài)不受到破壞（保持輸出不變）。到破壞（保持輸出不變）。(負(fù)反饋負(fù)反饋)振蕩器保證性能的三點(diǎn)要求起振起振穩(wěn)定穩(wěn)定2022-4-2432振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須輸入信號(hào)就能起振，振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須輸入信號(hào)就能

16、起振，起振的信號(hào)源來(lái)自何處？起振的信號(hào)源來(lái)自何處？接通電源瞬間引起的電壓、電流突變，電路器件內(nèi)部噪聲等。接通電源瞬間引起的電壓、電流突變，電路器件內(nèi)部噪聲等。 初始信號(hào)中，滿足相位平衡條件的某一頻率初始信號(hào)中，滿足相位平衡條件的某一頻率 0的信號(hào)被保的信號(hào)被保留（被選出），成為等幅振蕩輸出信號(hào)。留（被選出），成為等幅振蕩輸出信號(hào)。（從無(wú)到有）（從無(wú)到有） 然而，一般初始信號(hào)很微弱，放大很小，易被干擾信號(hào)淹沒(méi)，然而，一般初始信號(hào)很微弱，放大很小，易被干擾信號(hào)淹沒(méi)，不能形成一定幅度的輸出信號(hào)。因此，起振階段要求不能形成一定幅度的輸出信號(hào)。因此，起振階段要求（由弱到強(qiáng)）（由弱到強(qiáng)）起振條件起振條件1

17、)()(00FA2)()(0f0an9.5.1 振蕩器的起振條件振蕩器的起振條件33起振條件分析振蕩過(guò)程描述（A是放大系數(shù)；F是反饋系數(shù)；T(j)表示環(huán)路增益） 第一次循環(huán)：UiAUiAFUi 第二次循環(huán)：AFUiA2FUi（AF）2Ui第n次循環(huán)：（AF）（n-1）UiA（AF）（n-1）UiAF（AF）（n-1） Ui =（AF）nUi放大電路A選頻網(wǎng)絡(luò)0正反饋網(wǎng)絡(luò)FUi Ui =AUi Ui,=AFUi 任意第n次循環(huán)，信號(hào)由小到大的條件：AF1，正反饋第n次循環(huán)前后的通式:（AF）（n-1） Ui =（AF）nUi9.5.1 振蕩器的起振條件小結(jié)振蕩器的起振條件小結(jié)第n次循環(huán)前后的通式

18、:（AF）（n-1） Ui =（AF）nUi任意第n次循環(huán)，信號(hào)由小到大的條件：AF1，正反饋所以等幅振蕩的起振條件為所以等幅振蕩的起振條件為2)()(fan起振相位條件起振相位條件1)()(00FA起振幅度條件起振幅度條件2022-4-2435負(fù)反饋穩(wěn)定電路。負(fù)反饋穩(wěn)定電路。若環(huán)路增益若環(huán)路增益1 FA則則， fidXX去掉去掉， iXoX仍有穩(wěn)定的輸出。仍有穩(wěn)定的輸出。 又又fafa AFFAFA所以等幅振蕩條件為所以等幅振蕩條件為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 Xo 基基本本放放大大 電電路路 Xid A Xf+Xi反反饋饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)F 正

19、反饋產(chǎn)生自激振正反饋產(chǎn)生自激振蕩。（注意與負(fù)反饋蕩。（注意與負(fù)反饋方框圖的差別）方框圖的差別）9.5.2 振蕩器的平衡條件振蕩器的平衡條件1800180036 振蕩器起振后，振蕩幅度不會(huì)無(wú)限增長(zhǎng)下去，而是在某一點(diǎn)處于平衡狀態(tài)。因此，反饋振蕩器既要滿足起振條件，又要滿足平衡條件。在接通電源后，依據(jù)放大器大振幅的非線性抑制作用，環(huán)路增益T(j)必具有隨振蕩器電壓振幅Ui增大而下降的特性，如下圖所示。 平衡條件分析UiAT(j)Ui10AA點(diǎn)2022-4-242022-4-2437 平衡表示，平衡表示，第n次循環(huán)時(shí)輸出信號(hào)與輸入相等，輸出信號(hào)與輸入相等，所以：振幅平衡條件從所以：振幅平衡條件從 AF

20、1 到到AF=1 。（由增到穩(wěn)）（由增到穩(wěn)）平衡條件分析（黃色底紋部分）第n次循環(huán)前后信號(hào)通式：（AF）（n-1）Ui（AF）nUi放大到一定程度放大到一定程度(A點(diǎn)點(diǎn))時(shí)時(shí),放大倍數(shù)下降（進(jìn)入非線性區(qū)域）放大倍數(shù)下降（進(jìn)入非線性區(qū)域）2022-4-242022-4-2438 以上分析了保證振蕩器由弱到強(qiáng)地建立起振蕩的以上分析了保證振蕩器由弱到強(qiáng)地建立起振蕩的起振條件和產(chǎn)生等幅振蕩的平衡條件。起振條件和產(chǎn)生等幅振蕩的平衡條件。 實(shí)際上，平衡狀態(tài)下的振蕩器仍然受到外界因素變化的實(shí)際上，平衡狀態(tài)下的振蕩器仍然受到外界因素變化的影響而可能引起幅度和頻率不穩(wěn)。因此，還應(yīng)該分析保證振影響而可能引起幅度和

21、頻率不穩(wěn)。因此，還應(yīng)該分析保證振蕩器的平衡狀態(tài)不因外界因素變化而受到破壞的穩(wěn)定條件蕩器的平衡狀態(tài)不因外界因素變化而受到破壞的穩(wěn)定條件(這里這里,外界因素變化有一定限制外界因素變化有一定限制)。 穩(wěn)定條件也分為穩(wěn)定條件也分為振幅穩(wěn)定振幅穩(wěn)定與與相位穩(wěn)定相位穩(wěn)定兩種。以下分別討論之。兩種。以下分別討論之。9.5.3 振蕩器的振蕩器的 穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件穩(wěn)定不穩(wěn)定2022-4-242022-4-2439 要保證外界因素變化時(shí)振幅相對(duì)穩(wěn)定，就是要：當(dāng)振幅變要保證外界因素變化時(shí)振幅相對(duì)穩(wěn)定，就是要：當(dāng)振幅變化時(shí)，化時(shí)，AF的大小朝反方向變化。的大小朝反方向變化。0:omQomomVVVA振幅穩(wěn)定條件1）振

22、幅平衡的穩(wěn)定條件）振幅平衡的穩(wěn)定條件2022-4-242022-4-2440 相位穩(wěn)定條件是指相位平衡條件遭到破壞時(shí)，相位平相位穩(wěn)定條件是指相位平衡條件遭到破壞時(shí)，相位平衡能重新建立，且仍能保持相對(duì)穩(wěn)定的振蕩頻率。衡能重新建立，且仍能保持相對(duì)穩(wěn)定的振蕩頻率。外部外部擾動(dòng)擾動(dòng) 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理： 頻率頻率 相位相位 頻率頻率 tttd)()(2）相位平衡的穩(wěn)定條件）相位平衡的穩(wěn)定條件由公式推導(dǎo)由并聯(lián)選頻電路得2022-4-2441 12QQ 0011L0jQAAvv00arctanQ外界因素的變化同樣會(huì)破壞相位平衡條件，使環(huán)路相移偏離2n。相位穩(wěn)定條件是指相位條件一旦被破壞時(shí)環(huán)路能自動(dòng)恢復(fù)T=

23、2n所應(yīng)具有的條件。42 可見(jiàn)，振蕩電路中，依靠具有負(fù)斜率相頻特性的諧振回路來(lái)滿足相位穩(wěn)定條件的，且越大，Z()隨增加而下降的斜率就越大，振蕩器的頻率穩(wěn)定度也就越高。振蕩器的頻率穩(wěn)定度穩(wěn)定更快穩(wěn)定43 (1) 放大電路。 (2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)。 (3) 選頻網(wǎng)絡(luò)（有時(shí)與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一）與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一） (4) 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（有時(shí)與上面網(wǎng)絡(luò)合二為一）與上面網(wǎng)絡(luò)合二為一）9.5.4 正弦振蕩電路的基本組成 從上面的討論可知，要使反饋振蕩器能夠產(chǎn)生持續(xù)的等幅從上面的討論可知，要使反饋振蕩器能夠產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩，必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，它們振蕩，必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件和

24、穩(wěn)定條件，它們是缺一不可的。因此，反饋型正弦波振蕩器應(yīng)該包括：是缺一不可的。因此，反饋型正弦波振蕩器應(yīng)該包括：2022-4-2444原理框圖與滿足條件的實(shí)際電路1、放大（合適偏置，放大到一定程度，進(jìn)入非線性區(qū)域滿足條件AF1，AF=1；平衡點(diǎn)附近有d AF /d Ui0 ）2、反饋（正）支路（T=n 2，AF1 ）3、選頻（并聯(lián)）支路（選出所需頻率，相位特性為d/df0）滿足條件的實(shí)際電路分析45反饋型振蕩器原理小結(jié)反饋型振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路, 放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡(luò)(振蕩回路)作負(fù)載, 是一調(diào)諧放大器, 反饋網(wǎng)絡(luò)一般是由無(wú)源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。 2022-4-24

25、46去掉去掉， iXoX仍有穩(wěn)定的輸出。仍有穩(wěn)定的輸出。 Xo 基本放大基本放大 電路電路 Xid A Xf+Xi反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F 正反饋產(chǎn)生自激振正反饋產(chǎn)生自激振蕩。（注意與負(fù)反饋蕩。（注意與負(fù)反饋方框圖方框圖Xf的差別）的差別）由正反饋的觀點(diǎn)來(lái)決定振蕩的電路正負(fù)選頻含在放大2022-4-242022-4-241. 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9.6 R C 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路2022-4-24472022-4-24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

26、振蕩電路1. 電路組成電路組成圖見(jiàn)書P4402022-4-24482022-4-24 C C R oUfUR 低頻段：低頻段：高頻段：高頻段：。，900 0FfUf。，900 FfUf在頻率從在頻率從0中必有一個(gè)頻率中必有一個(gè)頻率f0，F(xiàn)0o。1、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)高通高通電路電路低通低通電路電路合成一個(gè)合成一個(gè)帶通電路帶通電路 R1 Rf C C R oUfUA - - + R C C R oUfUR ffffjRCRCjCjRCjRCjRUUFof00311311/11/200231ffffFffffF0031arctan50200231ffffFffffF0031arcta

27、n 31F0ff o90F0ffo90o0031FoFff，時(shí)，當(dāng)蕩。條件，電路能夠產(chǎn)生振和幅度平衡同時(shí)滿足相位平衡條件，此時(shí)，則若13FAA3A起振條件：即 為為振蕩頻，2 R1fo512022-4-24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RCffRC21 100 或或 31max VF相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)0f 3)(arctan00f 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2022-4-24522022-4-24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 用瞬時(shí)極性法判斷可知，電用瞬時(shí)極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件路滿足相位平衡條件則振

28、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 311f 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3. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理頻率高于頻率高于 1 MHz 的正弦波，一般用的正弦波，一般用LC正弦波振蕩電路。正弦波振蕩電路。2022-4-2453 原因原因：要提高其振蕩頻率，必須減小要提高其振蕩頻率，必須減小 R 和和 C 的值，放大的值，放大器的輸出電阻和晶體管的極間電容將影響其選頻特性，輸

29、出器的輸出電阻和晶體管的極間電容將影響其選頻特性，輸出頻率不穩(wěn)定。頻率不穩(wěn)定。何限制？的取值有和則電路中，根據(jù)起振條件：13RRAf R1 Rf C C R oUfUA - - + R 11231RRRRAff，的頻率和幅度？思考：如何調(diào)節(jié)振蕩器RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生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。RCf210311f RRAV542022-4-24采用非線性元件采用非線性元件4負(fù)溫度系數(shù)熱敏元件負(fù)溫度系數(shù)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 溫溫度

30、度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA見(jiàn)書P443思考：當(dāng)溫度上升時(shí).提示此時(shí)A先變大.4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施55見(jiàn)上公式2022-4-24采用非線性元件采用非線性元件穩(wěn)幅穩(wěn)幅4二極管二極管穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理 oV3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA31132 RRRAV起振時(shí)起振時(shí)聯(lián)聯(lián)支支路路的的等等效效電電阻阻并并和和、是是其其中中2133DD RR 3R穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)56思考：設(shè)計(jì)一個(gè)頻率為1K的正弦波振蕩電路（設(shè)C=0.01uF）典型穩(wěn)幅正弦波振蕩電路2022-4-249.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路9.7.3 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路

31、9.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路9.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路57（見(jiàn)書（見(jiàn)書P444,本課程不作要求）本課程不作要求）2022-4-249.8.2 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路9.8.3 鋸齒波產(chǎn)生電路鋸齒波產(chǎn)生電路9.8.1 電壓比較器電壓比較器單門限電壓比較器單門限電壓比較器（門限有（門限有0和非和非0兩種）兩種） (雙向比較器雙向比較器)遲滯比較器遲滯比較器（門限隨著輸出不同而不同）（門限隨著輸出不同而不同）集成電壓比較器（轉(zhuǎn)換速率高）集成電壓比較器（轉(zhuǎn)換速率高）9.8 非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路582022-4-24

32、集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用電壓比較器電壓比較器 當(dāng)集成運(yùn)放工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，由于它的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)很大，即使在兩輸入端之間輸入一個(gè)微小的信號(hào)，也能使運(yùn)放飽和而進(jìn)入非線性狀態(tài)。 電壓比較器便是根據(jù)這一原理工作的。 電壓比較器就是將一個(gè)模擬量的電壓信號(hào)去和一個(gè)參考電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變?cè)诙叻认嗟鹊母浇敵鲭妷簩a(chǎn)生躍變。 所以，通常電壓比較器輸入的是連續(xù)變化的模擬信號(hào)，輸出的是以高、低電平為特征的數(shù)字信號(hào)或脈沖信號(hào)。 電壓比較器廣泛地用于越限報(bào)警、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、波形變換及信號(hào)測(cè)量等方面。 UouiUR(b)AAUoAAuiUR(a) 一、電壓比較器

33、的工作原理一、電壓比較器的工作原理 圖 9 -22 為電壓比較器電路。 其中，（a）圖為反相型電壓比較器，（b）圖為同相型電壓比較器。以圖 9- 23 的電壓比較器為例，輸入信號(hào)ui加于集成運(yùn)放的反相輸入端，UR為參考電壓，接在同相輸入端。 根據(jù)9.4.2節(jié)中關(guān)于集成運(yùn)放在非線性區(qū)工作特點(diǎn)的分析， 我們可對(duì)圖 9- 23中的反相型電壓比較器的工作原理說(shuō)明如下 當(dāng) uiUR 時(shí)，差動(dòng)輸入信號(hào)UA-UA0, uo=+Uom 當(dāng) uiUR時(shí)， 差動(dòng)輸入信號(hào)UA-UA0，uo=-Uom圖 9 22 簡(jiǎn)單的電壓比較器電路 UouiUR(b)AAUoAAuiUR(a)(a)uo Uom UomOuiUR(

34、b)UoAAuiUR圖 9-23 反相電壓比較器及傳輸特性 也就是說(shuō)，當(dāng)輸入電壓uiUR時(shí)，電路反轉(zhuǎn)，輸出負(fù)飽和電壓-Uom；當(dāng)輸入電壓uiUR時(shí)，電路反轉(zhuǎn)，輸出正飽和電壓 +Uom。 二、傳輸特性二、傳輸特性 傳輸特性就是輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系特性。根據(jù)9.7.1節(jié)中比較器的工作原理分析，反相電壓比較器的傳輸特性如圖 9- 23（b）所示。 三、過(guò)零比較器三、過(guò)零比較器 在圖 9- 23 的反相電壓比較器中，當(dāng)參考電壓UR=0時(shí)， 該電路就變?yōu)橐粋€(gè)過(guò)零比較器。其關(guān)系是： 當(dāng)ui0， UA0時(shí), Uo=-Uom 當(dāng)ui0， UA0時(shí)， Uo=+Uom 過(guò)零比較器的電路和傳輸特性如圖 9- 2

35、4 所示。 利用這個(gè)特性，可以進(jìn)行波形變換。例如，將輸入的正弦波變換成矩形波電壓輸出。 圖 9 -25就是將圖（a）中的正弦波輸入到過(guò)零比較器， 然后在t1、t2、 t3等時(shí)刻反轉(zhuǎn)成圖（b）的矩形波輸出。 圖 9 24 過(guò)零比較器及其傳輸特性Uoui(a)(b)uo Uom UomOui圖 9 25 過(guò)零比較器的波形轉(zhuǎn)換uiOt1t2t3tuoOt1t2t3tUom2022-4-249.8.1 電壓比較器電壓比較器，由于，由于|vO |不可能超過(guò)不可能超過(guò)VM ，特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（1）過(guò)零比較器）過(guò)零比較器開(kāi)環(huán)，開(kāi)環(huán)，虛短虛短不成立不成立增益增益A0大于大于1

36、05MI0OVA vv（忽略了放大器輸出級(jí)的飽和壓降）（忽略了放大器輸出級(jí)的飽和壓降）MOmaxV v所以所以當(dāng)當(dāng) |+VCC | = |-VCC | =VM = 15V，A0=105 時(shí)，時(shí)，0mV15. 0V1015 50M AV可以認(rèn)為可以認(rèn)為vI 0 時(shí)，時(shí)， vOmax = +VCCvI 0 時(shí)，時(shí)， vOmax = -VCC（過(guò)零比較器）（過(guò)零比較器）運(yùn)算放大器工作在非線性狀態(tài)下運(yùn)算放大器工作在非線性狀態(tài)下 MCCCC VVV 假假設(shè)設(shè)- -VCCvO+VCC時(shí)時(shí)， 0MAV|vI|662022-4-24Uoui(a )(b )uoUomUomOui9.8.1 電壓比較器電壓比較器

37、特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（1）過(guò)零比較器）過(guò)零比較器開(kāi)環(huán)，開(kāi)環(huán)，虛短虛短不成立不成立增益增益A0大于大于105 輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出為方波。波時(shí)，輸出為方波。電壓傳輸特性電壓傳輸特性- -VCCvO+VCC2022-4-2467輸入端在反相端和同相端輸入端在反相端和同相端輸出相反，見(jiàn)左兩個(gè)圖，輸出相反，見(jiàn)左兩個(gè)圖，后面不重復(fù)。后面不重復(fù)。2022-4-249.8.1 電壓比較器電壓比較器1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（2）門限電壓不為門限電壓不為零的比較器零的比較器電壓傳輸特性電壓傳輸特性-本圖中只有本圖中只有輸入大于輸入大于VR

38、EF時(shí)輸出為正（虛時(shí)輸出為正（虛線是輸入信號(hào)接反相端）線是輸入信號(hào)接反相端）（門限電壓為（門限電壓為VREF）682022-4-24uiRUREFuouiRUREFuouiuouoOUREFui Uom UomuoOUREF Uom UomuiuoO Uom Uomui(a)(c)(e)(b)(d)( f )圖 單門限電壓比較電路典型單門限電壓比較電路9.8.1 電壓比較器電壓比較器1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（2）門限電壓不為門限電壓不為零的比較器零的比較器（門限電壓為（門限電壓為VREF）(a) VREF0時(shí)時(shí)(b) VREF2V時(shí)時(shí) (c) VREF4V時(shí)時(shí) vI為峰值為峰值6

39、V的三角波，設(shè)的三角波，設(shè)VCC12V，運(yùn)放為理想器件。，運(yùn)放為理想器件。 可以用于占空比調(diào)節(jié)可以用于占空比調(diào)節(jié)2022-4-2470雙向比較器雙向比較器-雙限比較器（窗口比較器）雙限比較器（窗口比較器） 圖電路由兩個(gè)LM339組成一個(gè)窗口比較器。當(dāng)被比較的信號(hào)電壓Uin位于門限電壓之間時(shí)（UR1UinUR2或UinUR1）輸出為低電位（UO=UOL），窗口電壓U=UR2-UR1。它可用來(lái)判斷輸入信號(hào)電位是否位于指定門限電位之間。2022-4-24應(yīng)為高電平應(yīng)為高電平產(chǎn)生了錯(cuò)產(chǎn)生了錯(cuò)誤電平誤電平72 為避免為避免產(chǎn)生錯(cuò)誤電產(chǎn)生錯(cuò)誤電平，引出遲平，引出遲滯比較器滯比較器提高單門限比較器的抗干擾能

40、力提高單門限比較器的抗干擾能力2022-4-24遲滯比較器遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。前面介紹的單限比較器，如果輸入信號(hào)Uin在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抖動(dòng)（起伏）。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點(diǎn)。2022-4-249.8.1 電壓比較器電壓比較器2. 遲滯比較器遲滯比較器-門限電壓與門限電壓與U0有關(guān)有關(guān)（1）電路組成電路組成（2）門限電壓門限電壓為門限電壓，為門限電壓， Pv門限電壓門限電壓的的兩兩個(gè)個(gè)的的兩兩個(gè)個(gè)電電壓壓值值可可得得有有關(guān)關(guān)，對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)于于與與而而POOPvvvv)( OLOPI低電平低電平時(shí)，時(shí)，V vvv)( OHOPI高電平高

41、電平時(shí)，時(shí)，V vvv21OH221REF1TRRVRRRVRV 21OL221REF1TRRVRRRVRV 上門限電壓上門限電壓下門限電壓下門限電壓回差電壓回差電壓21OLOH2TTT)(RRVVRVVV 2022-4-2474推導(dǎo)見(jiàn)書P455，運(yùn)用疊加定理2022-4-24遲滯比較器小結(jié)遲滯比較器小結(jié)-門限電壓與輸出狀態(tài)有關(guān)門限電壓與輸出狀態(tài)有關(guān)設(shè)：門限電壓為設(shè)：門限電壓為VP，因?yàn)榧佑姓答佒罚驗(yàn)榧佑姓答佒?，輸出?huì)反饋部分到比較端，疊加到門限電壓輸出會(huì)反饋部分到比較端，疊加到門限電壓VP上，使實(shí)際的門限電壓改變（見(jiàn)例題）上，使實(shí)際的門限電壓改變（見(jiàn)例題）)( OLOPI低電平低電

42、平時(shí)，時(shí)，V vvv)( OHOPI高電平高電平時(shí)，時(shí)，V vvv此時(shí)，實(shí)際的門限電壓減小，為此時(shí)，實(shí)際的門限電壓減小，為VT- ，見(jiàn)左圖；輸入在見(jiàn)左圖；輸入在5V左右時(shí)，左右時(shí)，輸出為低電平，輸出為低電平， VT-為為-5V左右，有部分干擾左右，有部分干擾信號(hào)，只要不變?yōu)樨?fù)的就不會(huì)影響輸出。信號(hào)，只要不變?yōu)樨?fù)的就不會(huì)影響輸出。此時(shí)，實(shí)際的門限電壓增加，為此時(shí)，實(shí)際的門限電壓增加，為VT+ ，見(jiàn)左圖，輸入在見(jiàn)左圖，輸入在-5V左右時(shí)，左右時(shí)，輸出為高電平，輸出為高電平， VT+為為-5V左右，有部分干擾信號(hào)只要左右，有部分干擾信號(hào)只要不變?yōu)檎木筒粫?huì)影響輸出不變?yōu)檎木筒粫?huì)影響輸出2022-4

43、-249.8.1 電壓比較器電壓比較器2. 遲滯比較器遲滯比較器（3 3）傳輸特性傳輸特性21OH221REF1TRRVRRRVRV 21OL221REF1TRRVRRRVRV 2022-4-24762022-4-24解：解：（1）門限電壓）門限電壓（3）輸出電壓波形輸出電壓波形電路如圖所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖電路如圖所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖c所示輸所示輸入信號(hào)下的輸出電壓波形。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 V2022-4-2477

44、例例2022-4-24通過(guò)上述幾種電壓比較器的分析，可得出如下結(jié)論：通過(guò)上述幾種電壓比較器的分析，可得出如下結(jié)論：（1）用于電壓比較器的運(yùn)放，通常工作在開(kāi)環(huán)或正反饋狀態(tài)和）用于電壓比較器的運(yùn)放，通常工作在開(kāi)環(huán)或正反饋狀態(tài)和非線性區(qū)，其輸出電壓只有高電平非線性區(qū)，其輸出電壓只有高電平VOH和低電平和低電平VOL兩種情況。兩種情況。（2）一般用電壓傳輸特性來(lái)描述輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)）一般用電壓傳輸特性來(lái)描述輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。關(guān)系。（3）電壓傳輸特性的關(guān)鍵要素）電壓傳輸特性的關(guān)鍵要素 輸出電壓的高電平輸出電壓的高電平VOH和低電平和低電平VOL 門限電壓門限電壓 輸出電壓的跳變方向輸

45、出電壓的跳變方向令令vPvN所求出的所求出的vI就是門限電壓就是門限電壓vI等于門限電壓時(shí)輸出電壓發(fā)生跳變等于門限電壓時(shí)輸出電壓發(fā)生跳變跳變方向取決于是同相輸入方式還是反相輸入方式跳變方向取決于是同相輸入方式還是反相輸入方式2022-4-24782022-4-249.8.1 電壓比較器電壓比較器3. 集成電壓比較器集成電壓比較器-見(jiàn)書見(jiàn)書P460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(kāi)環(huán)增益低、失調(diào)電壓大、共模抑制比小，靈敏度往往不如開(kāi)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。用集成運(yùn)放構(gòu)成的比較器高。 但集成電壓比較器中無(wú)

46、頻率補(bǔ)償電容，因此轉(zhuǎn)換速率高，改但集成電壓比較器中無(wú)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)間是變輸出狀態(tài)的典型響應(yīng)時(shí)間是30200 ns。 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。792022-4-249.8.2 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路1. 電路組成（多諧振蕩電路）電路組成（多諧振蕩電路）穩(wěn)壓管雙穩(wěn)壓管雙向限幅向限幅802022-4-249.8.2 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路2. 工作原理工作原理 由于遲滯比較器中正反饋由于遲滯比較器中正反饋的作用，電源接通后瞬間，輸?shù)淖饔?，電源接通后瞬間，輸出便進(jìn)入飽和狀態(tài)。出便進(jìn)入飽

47、和狀態(tài)。假設(shè)為正向飽和狀態(tài)假設(shè)為正向飽和狀態(tài)2022-4-24812022-4-243. 占空比可變的方波產(chǎn)生電路占空比可變的方波產(chǎn)生電路9.8.2 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路822022-4-249.8.3 鋸齒波產(chǎn)生電路鋸齒波產(chǎn)生電路end同相輸入遲同相輸入遲滯比較器滯比較器積分電路積分電路充放電時(shí)間充放電時(shí)間常數(shù)不同常數(shù)不同832022-4-241. 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(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú)濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú) 用頻率信號(hào)的電子裝置。用頻率信號(hào)的電子裝置。有源濾波器：有源濾波器：由有源器件構(gòu)成濾波器，

48、對(duì)有用頻率信號(hào)有放大作用。由有源器件構(gòu)成濾波器，對(duì)有用頻率信號(hào)有放大作用。濾波電路傳遞函數(shù)定義濾波電路傳遞函數(shù)定義84本章小結(jié)本章小結(jié)無(wú)源濾波器：無(wú)源濾波器：濾波器中不含有源器件，對(duì)有用頻率信號(hào)無(wú)放大作用。濾波器中不含有源器件，對(duì)有用頻率信號(hào)無(wú)放大作用。 j s2022-4-24本章小結(jié)本章小結(jié)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）分類852022-4-241. 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

49、，幅頻相應(yīng)為同相比例同相比例放大系數(shù)放大系數(shù)9.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路862022-4-249.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路2. 高通濾波電路高通濾波電路 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(chǎng)合。波要求不高的場(chǎng)合。 低通電路中的低通電路中的R和和C交換交換位置便構(gòu)成高通濾波電路位置便構(gòu)成高通濾波電路872022-4-24模擬的一階濾波器帶外衰減是20db/十倍頻，而二階則是40db/十倍頻，階數(shù)越高帶外衰減越快?？梢源致缘卣J(rèn)

50、為階數(shù)越高濾波效果越好，但有時(shí)可能需要折中考慮相移，穩(wěn)定性等因素。一階濾波器和二階濾波器的區(qū)別：階數(shù)越高濾波效果越好。當(dāng)然，無(wú)論電感電容濾波器還是模擬濾波器，算法都會(huì)隨著階數(shù)的增加變得復(fù)雜。 882022-4-241. 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 9.3 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路結(jié)論：RC的值不同，R1C1 R2C2892022-4-24 令令傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2FF)()(31)(sCRsCRAsCRAsAVV - -FF03VVAAA- -

51、 RC10 F31VAQ 得得20000)(1)( sQsQsAsA 902. 典型二階有源帶通濾波電路典型二階有源帶通濾波電路2022-4-24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 HL 說(shuō)明：帶通濾波電路條件是說(shuō)明：帶通濾波電路條件是9.4 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路912022-4-24典型二階有源帶阻濾波電路典型二階有源帶阻濾波電路92雙雙T T帶阻濾波電路帶阻濾波電路帶阻濾波電路的幅頻特性帶阻濾波電路的幅頻特性2022-4-2493正弦波振蕩器正弦波振蕩器非正弦波振蕩器非正弦波振蕩器振蕩器振蕩器波形波形產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理反饋式振蕩器反饋式振蕩器

52、負(fù)阻式振蕩器負(fù)阻式振蕩器反饋型反饋型LC振蕩器振蕩器反饋型反饋型RC振蕩器振蕩器 本節(jié)主要介紹反饋型正弦波振蕩器的工作原理。本節(jié)主要介紹反饋型正弦波振蕩器的工作原理。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器9.5 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路振蕩器的分類振蕩器的分類94 正弦波振蕩器可分成兩大類： 一類是利用正反饋原理構(gòu)成的反饋型振蕩器，它是目前應(yīng)用最多的一類振蕩器（本課程）（本課程）； 另一類是負(fù)阻振蕩器，它是將負(fù)阻器件直接接到諧振回路中，利用負(fù)阻器件的負(fù)電阻效應(yīng)去抵消回路中的損耗，這類振蕩器主要工作在微波頻段。從原理上分類正弦波振蕩器定義：n正弦波振蕩器是一種將直流電能自動(dòng)轉(zhuǎn)換成n所需交流電能的電路。

53、它與放大器的區(qū)別在于n這種轉(zhuǎn)換不需外部信號(hào)的控制。振蕩器輸出的n率、波形、幅度完全由電路自身的參數(shù)決定。95 應(yīng)用場(chǎng)合： 正弦波振蕩器在各種電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。例如，無(wú)線發(fā)射機(jī)中的載波信號(hào)源，接收設(shè)備中的本地振蕩信號(hào)源，各種測(cè)量?jī)x器如信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、T測(cè)試儀中的核心部分以及自動(dòng)控制環(huán)節(jié)，都離不開(kāi)正弦波振蕩器。 指標(biāo)：輸出f范圍；輸出幅度范圍； f穩(wěn)定度。 振蕩器的應(yīng)用和指標(biāo)96平平衡衡 起振要求起振要求：(1) 接通電源后能夠從無(wú)到有，從小到大建立起接通電源后能夠從無(wú)到有，從小到大建立起具有某一固定頻率的正弦波輸出。具有某一固定頻率的正弦波輸出。 (信號(hào)源信號(hào)源,正反饋正反饋,選頻選

54、頻) 平衡要求：平衡要求： (2)振蕩器在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后能維持一個(gè)等幅連續(xù)的振蕩器在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后能維持一個(gè)等幅連續(xù)的振蕩（從變大到保持不變）。振蕩（從變大到保持不變）。(增益隨著輸入的增大而減小增益隨著輸入的增大而減小) 穩(wěn)定要求：穩(wěn)定要求：(3)當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，電路的穩(wěn)定狀態(tài)不受當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，電路的穩(wěn)定狀態(tài)不受到破壞（保持輸出不變）。到破壞（保持輸出不變）。(負(fù)反饋負(fù)反饋)振蕩器保證性能的三點(diǎn)要求起振起振穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定的振蕩器工作波形示意圖穩(wěn)定的振蕩器工作波形示意圖2022-4-2497振蕩器的振蕩條件振蕩器的振蕩條件（公式描述的條件）（公式描述的條件）1)()(00FA2)()(0f

55、0an0omQomomVVVA起振條件起振條件振蕩器的平衡條件振蕩器的平衡條件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振蕩器的振蕩器的 穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件0)(ZFZY 放大電路A選頻網(wǎng)絡(luò)0正反饋網(wǎng)絡(luò)FUi Ui =AUi Ui =AUi Ui=AFUi 振幅起振條件振幅起振條件相位起振條件相位起振條件振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件98 (1) 放大電路。 (2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)。 (3) 選頻網(wǎng)絡(luò)（有時(shí)與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一）與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一） (4) 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（有時(shí)與上面網(wǎng)絡(luò)合二為一）與上面網(wǎng)絡(luò)合二為一） 正弦振蕩電路的基本組成 從上面的討

56、論可知，要使反饋振蕩器能夠產(chǎn)生持續(xù)的等幅從上面的討論可知，要使反饋振蕩器能夠產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩，必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，它們振蕩，必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，它們是缺一不可的。因此，反饋型正弦波振蕩器應(yīng)該包括：是缺一不可的。因此，反饋型正弦波振蕩器應(yīng)該包括：2022-4-24991、放大（合適偏置-軟自激,放大倍數(shù)隨輸入大小自動(dòng)調(diào)整-放大的非線性,在不同時(shí)間滿足條件AF1，AF=1； AF / Ui0）2、反饋（正）支路（T=n 2，使AF1 ）3、選頻（并聯(lián)）支路（ / f0穩(wěn)定相位，選出所需頻率 ）對(duì)應(yīng)條件的實(shí)際電路框圖分析電路名稱放大（平衡點(diǎn)附近A隨輸

57、入變化反向變化）反饋（正）支路選頻（并聯(lián)）支路滿足條件（或電路目的）AF1，AF=1； AF / Ui0T=n 2AF始終穩(wěn)定大于等于1 / f0選出所需頻率，穩(wěn)定相位條件的分析放大到一定程度失真自身非線性限幅；負(fù)斜率（軟自激）必須正反饋w=wo時(shí)輸出最大，選出需要的信號(hào)；并聯(lián)諧振電路負(fù)斜率的相頻特性 2022-4-241. 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9.6 典型典型R C 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路2022-4-241002022-4-24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

58、橋式振蕩電路橋式振蕩電路1. 電路組成電路組成圖見(jiàn)書P4372022-4-241012022-4-24 C C R oUfUR 低頻段：低頻段：高頻段：高頻段：。，900 0FfUf。，900 FfUf在頻率從在頻率從0中必有一個(gè)頻率中必有一個(gè)頻率f0，F(xiàn)0o。1、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)高通高通電路電路低通低通電路電路合成一個(gè)合成一個(gè)帶通電路帶通電路 R1 Rf C C R oUfUA - - + R C C R oUfUR ffffjRCRCjCjRCjRCjRUUFof00311311/11/200231ffffFffffF0031arctan103200231ffffFffff

59、F0031arctan 31F0ff o90F0ffo90o0031FoFff，時(shí)，當(dāng)蕩。條件，電路能夠產(chǎn)生振和幅度平衡同時(shí)滿足相位平衡條件，此時(shí)，則若13FAA3A起振條件：1042. 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)的選頻特性即為振蕩頻率，RCof212022-4-24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 用瞬時(shí)極性法判斷可知，電用瞬時(shí)極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件路滿足相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 311f 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

60、波RCf210 RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生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3. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理頻率高于頻率高于 1 MHz 的正弦波，一般用的正弦波，一般用LC正弦波振蕩電路。正弦波振蕩電路。2022-4-241052022-4-24采用非線性元件采用非線性元件4負(fù)溫度系數(shù)熱敏元件負(fù)溫度系數(shù)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 溫溫度度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA見(jiàn)書P439思考：當(dāng)溫度上升時(shí).提示此時(shí)A先變大.