模塊2.3正弦波、方波、三角波變換電路的設(shè)計與制作

1、信號發(fā)生器信號發(fā)生器 又稱為振蕩器，是一種能自動（不需要輸入信號）又稱為振蕩器，是一種能自動（不需要輸入信號）產(chǎn)生各種周期性信號的電路裝置。產(chǎn)生各種周期性信號的電路裝置。信號發(fā)生器信號發(fā)生器正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路非正弦波振蕩電路非正弦波振蕩電路RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路方波振蕩電路方波振蕩電路三角波振蕩電路三角波振蕩電路鋸齒波振蕩電路鋸齒波振蕩電路1.方波發(fā)生器方波發(fā)生器 讀一讀讀一讀非正弦信號發(fā)生器非正弦信號發(fā)生器 它是在遲滯比較器的基礎(chǔ)它是在遲滯比較器的基礎(chǔ)上增加了一個上增加了一個Rf，C組成的積組成的積分電路所構(gòu)

2、成，其中的分電路所構(gòu)成，其中的Rf，C支路由輸出引入到反相輸入端，支路由輸出引入到反相輸入端，實際上起到了負(fù)反饋并具有延實際上起到了負(fù)反饋并具有延遲作用。通過遲作用。通過Rf 、C充放電實充放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。 電阻電阻R3防止集成運放輸出端短防止集成運放輸出端短路，電阻路，電阻Rf和電容和電容C構(gòu)成電容構(gòu)成電容C的的充放電回路，電阻充放電回路，電阻R1、R2構(gòu)成集構(gòu)成集成運放同相端參考電壓電路。假成運放同相端參考電壓電路。假設(shè)電容在接通電源前不帶電，接設(shè)電容在接通電源前不帶電，接通電源時電路的輸出為通電源時電路的輸出為UZ，則，則 Z212PURRRu)1 ()

3、(fNRCtZceUtuu1.方波發(fā)生器方波發(fā)生器 讀一讀讀一讀非正弦信號發(fā)生器非正弦信號發(fā)生器 當(dāng)當(dāng)uN達(dá)到達(dá)到uP時（時（t1），），uo跳變?yōu)樘優(yōu)?UZ，并且，并且Z212PURRRu1.方波發(fā)生器方波發(fā)生器 讀一讀讀一讀非正弦信號發(fā)生器非正弦信號發(fā)生器 )21ln(212RRCRTf1.方波發(fā)生器方波發(fā)生器 讀一讀讀一讀非正弦信號發(fā)生器非正弦信號發(fā)生器 矩形波發(fā)生器矩形波發(fā)生器當(dāng)電容當(dāng)電容C充、放電時間不充、放電時間不一樣，輸出便產(chǎn)生矩形波一樣，輸出便產(chǎn)生矩形波1.方波發(fā)生器方波發(fā)生器 讀一讀讀一讀非正弦信號發(fā)生器非正弦信號發(fā)生器 方波發(fā)生器方波發(fā)生器反向積分器反向積分器2.三角波發(fā)

4、生器三角波發(fā)生器 讀一讀讀一讀非正弦信號發(fā)生器非正弦信號發(fā)生器 小結(jié)小結(jié)1.方波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及工作原理2.方波發(fā)生器的測試3.三角波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及工作原理4.三角波發(fā)生器的測試1.振蕩電路的振蕩條件振蕩電路的振蕩條件+XifXXo.基本放大電路 反饋網(wǎng)絡(luò) .AFX.a=0XfXaXo.AF12xaxf讀一讀讀一讀正弦信號發(fā)生器正弦信號發(fā)生器 afXX), 2 , 1 , 0( ,2 nnfa1 AFFA1faFAFAfaFFAA,1FA100XXXXXXfaaf由于由于有有或或設(shè)設(shè)則則即即XfXaXo.AF12xaxf振幅平衡條件振幅平衡條件: 1AFFAn2fa(n0,1,2,) 相位平衡條

5、件相位平衡條件: 正弦波振蕩電路一般由正弦波振蕩電路一般由放大電路放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)和和穩(wěn)幅電路穩(wěn)幅電路四部分組成。四部分組成。 放大電路放大電路：保證電路能夠有從起振到平衡的過程，使電路：保證電路能夠有從起振到平衡的過程，使電路獲得一定幅度的輸出，實現(xiàn)能量的控制獲得一定幅度的輸出，實現(xiàn)能量的控制正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)：使放大電路的輸入信號等于反饋信號：使放大電路的輸入信號等于反饋信號選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)：使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩：使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩穩(wěn)幅電路穩(wěn)幅電路：使輸出信號幅值穩(wěn)定：使輸出信號幅值穩(wěn)定正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路

6、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路1Hz1MHz1MHz頻率穩(wěn)定頻率穩(wěn)定RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路集成運放和電阻集成運放和電阻R1、Rf所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路 選頻網(wǎng)絡(luò)由選頻網(wǎng)絡(luò)由Z1、Z2組成，同時兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)。組成，同時兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)。 Z1、Z2和和R1、Rf正好形成一個四正好形成一個四臂電橋臂電橋 CjCRjCjR11Z1CRjRCjRCjRZ1112CRjCRCRjCRjCRjCRjZZZUUFfu3)1 ()(31222221203)(arctan00f2002)(31uF)(3100jFuRC10令令則則

7、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0f31maxuFRCff210RC102.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)或或幅頻響應(yīng)的幅值為最大：幅頻響應(yīng)的幅值為最大：相頻響應(yīng)的相位角為零：相頻響應(yīng)的相位角為零：3)(arctan00f2002)(31uF2.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0.40.30.20.1100.101oFu1/300/ 90603001oo-30-60-90f100.10 / a）幅頻響應(yīng)b）相頻響應(yīng)RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)3.振蕩的建立與穩(wěn)定振蕩的建立與穩(wěn)定由圖可知，經(jīng)由圖可知，經(jīng)RC選頻選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\

8、放同相網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\放同相端的電壓與輸出電壓端的電壓與輸出電壓同相，即有同相，即有 f=0和和 a+ f=2n 。這樣，放。這樣，放大電路和由大電路和由Z1、Z2組組成的反饋網(wǎng)絡(luò)剛好形成的反饋網(wǎng)絡(luò)剛好形成正反饋系統(tǒng)，可以成正反饋系統(tǒng)，可以滿足相位平衡條件，滿足相位平衡條件，因而有可能振蕩。因而有可能振蕩。4振蕩頻率與振蕩波形振蕩頻率與振蕩波形 適當(dāng)調(diào)整負(fù)反饋的強弱，使適當(dāng)調(diào)整負(fù)反饋的強弱，使Au的值略大于的值略大于3 3時，其輸出波形時，其輸出波形為正弦波。為正弦波。 若若Au的值遠(yuǎn)大于的值遠(yuǎn)大于3，則因振幅的增加，致使放大器件工作，則因振幅的增加，致使放大器件工作在非線性區(qū)域，波形將產(chǎn)生非線性

9、失真。在非線性區(qū)域，波形將產(chǎn)生非線性失真。RC10只有當(dāng)只有當(dāng)，才滿足相位平衡條件，才滿足相位平衡條件LC正弦波振蕩電路 LC振蕩電路主要用來產(chǎn)生高頻正弦波信號，一般在振蕩電路主要用來產(chǎn)生高頻正弦波信號，一般在1MHz以以上。上。LC和和RC振蕩電路產(chǎn)生正弦振蕩的原理基本相同，它們在電振蕩電路產(chǎn)生正弦振蕩的原理基本相同，它們在電路組成方面的主要區(qū)別是，路組成方面的主要區(qū)別是，RC振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由電阻和電容振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由電阻和電容組成，而組成，而LC振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)則由電感和電容組成。振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)則由電感和電容組成。 1LC選頻放大電路（1） 并聯(lián)諧振回路sI+L_RCUZo.I.Ic.LC并聯(lián)諧振回路（2） 選頻放大電路b1Rb2