信號處理與信號產(chǎn)生電路ppt課件

1、第九章第九章 信號處置與信號產(chǎn)生電路信號處置與信號產(chǎn)生電路9.1 9.1 濾波電路的根本概念與分類濾波電路的根本概念與分類9.2 9.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路9.3 9.3 高階有源濾波電路高階有源濾波電路9.4 9.4 開關(guān)電容濾波器開關(guān)電容濾波器9.5 9.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件正弦波振蕩電路的振蕩條件 9.6 RC9.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.7 LC9.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.8 9.8 非正弦信號產(chǎn)生電路非正弦信號產(chǎn)生電路9.5 .1 振蕩條件振蕩條件9.5 .3 起振和穩(wěn)幅起振和穩(wěn)幅9.5 .2 振蕩電路根本組成振蕩電路根本組成9.5

2、 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響電路正反響電路留意與負(fù)反響方留意與負(fù)反響方框圖的差別框圖的差別fiaXXX 假設(shè)假設(shè)0 XioX仍有穩(wěn)定的輸出仍有穩(wěn)定的輸出1)(AF)(FAFAfafa 振蕩條件：振蕩條件：1)()( FA幅值平衡條件幅值平衡條件 n2)()(fa 相位平衡條件相位平衡條件n為整數(shù)為整數(shù)則faXX1*FAafofaoXXXXXX環(huán)路增益9.5 .1 振蕩條件振蕩條件1|AF相位條件意味著振蕩電路必需是正反響相位條件意味著振蕩電路必需是正反響振幅條件以經(jīng)過調(diào)整放大電路放大倍數(shù)到達(dá)振幅條件以經(jīng)過調(diào)整放大電路放大倍數(shù)到達(dá)1振幅條件：振幅條件：2相位條件：相位

3、條件： n2)()(fa 振蕩條件：振蕩條件：4根本放大電路根本放大電路9.5 .2 根本組成部分根本組成部分4反響網(wǎng)絡(luò)反響網(wǎng)絡(luò)4選頻網(wǎng)絡(luò)選擇滿足相位平衡條件的一個頻選頻網(wǎng)絡(luò)選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經(jīng)常與反響網(wǎng)絡(luò)合二為一。率。經(jīng)常與反響網(wǎng)絡(luò)合二為一。4穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)起振條件起振條件9.5 .3 起振和穩(wěn)幅起振和穩(wěn)幅電路器件內(nèi)部噪聲電路器件內(nèi)部噪聲1)()( FA n2)()(fa 當(dāng)輸出信號幅值添加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)添當(dāng)輸出信號幅值添加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)添加，否那么波形將出現(xiàn)失真。加，否那么波形將出現(xiàn)失真。 噪聲中，頻譜分布很廣，滿足相位平衡條件的某一頻率噪聲中，

4、頻譜分布很廣，滿足相位平衡條件的某一頻率0的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。 穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號幅值添加到一定程度時，穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號幅值添加到一定程度時，使振幅平衡條件從使振幅平衡條件從 回到回到1 AF。 1AF1|AF1|AF n2)()(fa 9.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.6.1 電路組成電路組成9.6.2 選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性9.6.3 振蕩電路任務(wù)原理振蕩電路任務(wù)原理9.6.4 啟振與穩(wěn)幅措施啟振與穩(wěn)幅措施根本放大電路根本放大電路同相放大電路同相放大電路1fVRR1A反響網(wǎng)絡(luò)反響網(wǎng)絡(luò)兼

5、做選頻網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò) 9.6.1 電路組成電路組成穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)可由可由Rf或者或者R1熱敏電阻構(gòu)成，或者熱敏電阻構(gòu)成，或者另加輔助電路另加輔助電路ofVVFV212ZZZ 反響系數(shù)反響系數(shù) 9.6. 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)()()(ofsVsVsFV 幅頻呼應(yīng)幅頻呼應(yīng)又又212ZZZ 2)(31sCRsCRsCR j sRC10 那么那么)( j3100 VF2002)(31 VF相頻呼應(yīng)相頻呼應(yīng)3)(arctg00f 當(dāng)當(dāng)2002)(31 VF幅頻呼應(yīng)有最大值幅頻呼應(yīng)有最大值3)(arctg00f RCffRC21 100或31max VF相頻呼應(yīng)相

6、頻呼應(yīng)0f fOFVV31+9090ff00 用瞬時極性法：正反響用瞬時極性法：正反響假設(shè)滿足振幅平衡條件假設(shè)滿足振幅平衡條件 n2fa (+)(+)(+)(+)Av1FAVV電路輸出頻率：電路輸出頻率：0022 1fTRCwRC正弦波振蕩電路普通用于產(chǎn)生頻率低于正弦波振蕩電路普通用于產(chǎn)生頻率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波一一. .相位平衡條件檢查相位平衡條件檢查二二. .幅值平衡條件幅值平衡條件要求放大電路電壓增益要求放大電路電壓增益3F1RR1AV1fV 9.6.3振蕩電路任務(wù)原理振蕩電路任務(wù)原理RCf 210 1)()( FA幅值平衡條件幅值平衡條件 n2)()(fa 相位平衡條件相

7、位平衡條件31max VF0f a0RCffRC21 100或采用非線性元件采用非線性元件9.6.4 起振與穩(wěn)幅措施起振與穩(wěn)幅措施4熱敏元件熱敏元件熱敏電熱敏電阻阻起振時，起振時，311f RRAV即即1 VVFA熱敏電阻的作用熱敏電阻的作用 oV oI 功耗功耗 fR 溫溫度度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA1|AF1|AF31F0Vf1f1RRAV利用二極管非線性利用二極管非線性 (P474) (P474)起振時輸出起振時輸出vovo較小較小二極管二極管D1D1、D2D2截止截止3RRR1AV132振蕩繼續(xù)振蕩繼續(xù)vovo添加添加D1D1或或D2D2導(dǎo)通導(dǎo)通132R

8、r/RR1AdV oVdr3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理例題例題:R=1k:R=1k，C=0.1C=0.1F F，R1=10kR1=10k。RfRf為多大時才為多大時才干起振？振蕩頻率干起振？振蕩頻率f0=f0=？ AF = 1AF = 1，31=F11f+=RRAA=3A=3=210=20kRCf210=1592 Hz=1592 Hz起振條件：起振條件：1f2RR=電子琴的振蕩電路了解：電子琴的振蕩電路了解：_+ + RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R22112CRR0f12345176功率放功率放大器大器可調(diào)可調(diào)正弦波

9、振蕩電路分析方法和步驟：正弦波振蕩電路分析方法和步驟：9.8 非正弦信號產(chǎn)生電路非正弦信號產(chǎn)生電路9.8.1 電壓比較器電壓比較器9.8.3 三角波發(fā)生器與鋸齒波發(fā)生器三角波發(fā)生器與鋸齒波發(fā)生器9.8.2 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù) A V0 = A V0 =差模輸入電阻差模輸入電阻 R id = R id =輸出電阻輸出電阻 R 0 =0 R 0 =0理想運(yùn)算放大器：理想運(yùn)算放大器： 電路引入負(fù)反響！電路引入負(fù)反響！線性區(qū)：線性區(qū)：uo = Auo(uPuN)uPuN一、理想運(yùn)放任務(wù)在線性區(qū)一、理想運(yùn)放任務(wù)在線性區(qū)9.8.1 電壓比較器電壓比較器條件條件二、理想

10、運(yùn)放任務(wù)在非線性任務(wù)區(qū)二、理想運(yùn)放任務(wù)在非線性任務(wù)區(qū)電路特征：集成運(yùn)放處于開環(huán)或僅引入正反響電路特征：集成運(yùn)放處于開環(huán)或僅引入正反響 運(yùn)放任務(wù)在非線性形狀的分析方法：運(yùn)放任務(wù)在非線性形狀的分析方法： 假設(shè)假設(shè)UpUpUn Un 那么那么UO=+UOMUO=+UOM； 假設(shè)假設(shè)UpUn Up vREFvi vREF時時 , vo , vo =+vom=+vom當(dāng)當(dāng)vi vREFvi UT+ , 就就 uN uP ,在在 uc UT+ 時，時， uN uP , uo 立刻由立刻由UOm跳變成跳變成UOm , 設(shè)設(shè)uC初始值初始值uC(0+)= 0uo堅(jiān)持堅(jiān)持+UOm不不變變UOHuoui0UT-U

11、T+UOm-UOm此時，此時，C C 經(jīng)輸出端放電經(jīng)輸出端放電(2) 當(dāng)當(dāng)uo = -UOm 時，時，uT-_有效有效uc到達(dá)到達(dá)UT-時，時，uo跳變跳變+RR1R2C+ucuoUT+uctUT-當(dāng)當(dāng)uo uo 重新回到重新回到UOM UOM 以后，以后，電路又進(jìn)入另一個周期性的變電路又進(jìn)入另一個周期性的變化?；?。-UOmUOM0t- UOM0U+HuctU+LUOMuo0t- UOMT周期與頻率的計(jì)算：周期與頻率的計(jì)算：+RR1R2C+ucuo)21ln(221RRRCTf = 1/T占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路9.8.3 三角波發(fā)生器與鋸齒波發(fā)生器三角波發(fā)生器與鋸

12、齒波發(fā)生器組成：組成：遲滯比較器，積分器遲滯比較器，積分器1 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器 9.8.3 三角波發(fā)生器與鋸齒波發(fā)生器三角波發(fā)生器與鋸齒波發(fā)生器1 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器-VZVZt0vO1T / 2T / 2t2t3t1t0vOVth1Vth2ZthVRRV211 ZOVv 1ZthVRRV212 ZOVv 11n1pV0VVZthVRRVV212oZthVRRVV211o1n1pV0VV 2 鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器T1：波形線性變化：波形線性變化T2：時間短：時間短原理：原理：利用三角波發(fā)生器原理，利用三角波發(fā)生器原理，使充、放電時間常數(shù)不同。使充、放電時間常數(shù)不同?？山?jīng)過改動

13、充放電通路及可經(jīng)過改動充放電通路及參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。t0vO1t2t3t1t0vOVth1Vth2-VZVZT1T2VmT1TT2vO1：矩形：矩形波波vO： 鋸齒鋸齒波波本章小結(jié)本章小結(jié)1自激振蕩可以使反響放大器任務(wù)不穩(wěn)定，但我們可以利用產(chǎn)生自激自激振蕩可以使反響放大器任務(wù)不穩(wěn)定，但我們可以利用產(chǎn)生自激振蕩的條件去構(gòu)成正反響電路，以產(chǎn)生正弦波振蕩。正弦波振蕩電路振蕩的條件去構(gòu)成正反響電路，以產(chǎn)生正弦波振蕩。正弦波振蕩電路由放大器、反響網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)構(gòu)成。由放大器、反響網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)構(gòu)成。2正弦波振蕩電路主要有正弦波振蕩電路主要有RC振蕩電路和振蕩電路和LC振蕩電路兩

14、種。振蕩電路兩種。RC振蕩振蕩電路主要用于中低頻場所，電路主要用于中低頻場所，LC振蕩電路主要用于高頻場所。石英晶體振蕩電路主要用于高頻場所。石英晶體振蕩電路是一種特殊類型的振蕩電路是一種特殊類型的LC振蕩電路，其特點(diǎn)是具有很高的頻率穩(wěn)振蕩電路，其特點(diǎn)是具有很高的頻率穩(wěn)定性。定性。3比較器是一種可以比較兩個模擬量大小的電路。由于集成運(yùn)放的開比較器是一種可以比較兩個模擬量大小的電路。由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益很高，所以，當(dāng)集成運(yùn)放任務(wù)在開環(huán)形狀時，可以作為比環(huán)電壓增益很高，所以，當(dāng)集成運(yùn)放任務(wù)在開環(huán)形狀時，可以作為比較器運(yùn)用。這時，運(yùn)放任務(wù)在非線性形狀，其輸出電壓僅為正負(fù)飽和較器運(yùn)用。這時，運(yùn)放任務(wù)在非線性形狀，其輸出電壓僅為正負(fù)飽和值，輸入信號值，輸入信號“虛短虛短的概念也不再成立。遲滯比較器具有回差特性，的概念也不再成立。遲滯比較器具有回差特性，在信號處置電路中得到了廣