第八章、波形的發(fā)生和信號的轉換

1、(7-1)第第8 8章章 波形的發(fā)生和信號的轉換波形的發(fā)生和信號的轉換(7-2)第第8章章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路8.1 方波發(fā)生器方波發(fā)生器8.2 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器8.3 鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器8.4 壓頻轉換壓頻轉換8.5 正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器(7-3)一、電路結構一、電路結構omHURRRU211omLURRRU211上下門限電壓：上下門限電壓：輸出經(jīng)積分電路再輸出經(jīng)積分電路再輸入到反相輸入端。輸入到反相輸入端。+RR1R2C+ucuo8.1 方波發(fā)生器方波發(fā)生器(7-4)二、工作原理二、工作原理1. 設設 uo = + UOM此時，輸出給此時，輸出給C 充電充電!則：則

2、：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦一旦 uc UH , 就有就有 u- u+ ,在在 uc UH 時，時， u- u+ , uo 保持保持 + UOM 不變；不變；uo 立即由立即由UOM 變成變成UOM +RR1R2C+ucuo(7-5)此時，此時，C 經(jīng)輸出端放電。經(jīng)輸出端放電。2. 當當uo = -UOM 時，時，u+=ULuc降到降到UL時，時，uo上翻上翻。UHuctUL當當uo 重新回到重新回到UOM 以后，電路又進入另一個以后，電路又進入另一個周期性的變化。周期性的變化。+RR1R2C+ucuo(7-6)0UHuctULUOMuo0t- UOMT輸出波形：輸出波

3、形：+RR1R2C+ucuo(7-7)RC電路：電路：起反饋和延遲作用，獲得一定的頻率。起反饋和延遲作用，獲得一定的頻率。下行遲滯比較器：下行遲滯比較器：起開關作用，實現(xiàn)高低電平的起開關作用，實現(xiàn)高低電平的轉換。轉換。+RR1R2C+ucuo方波發(fā)生器各部分的作用：方波發(fā)生器各部分的作用：(7-8)三、周期與頻率的計算三、周期與頻率的計算RCtOMLOMceUUUtu)()(f=1/T)21ln(221RRRCTRCtOMHOMceUUUtu)()(uc上升階段表示式上升階段表示式:uc下降階段表示式下降階段表示式:uc0UHtULT1T2RCTOMLOMHeUUUU2)(RCTOMHOMLe

4、UUUU1)()21ln(2121RRRCTTOMLHURRRUU211(7-9)方波發(fā)生器電路的改進：方波發(fā)生器電路的改進：+RR1R2C+ucuo+RR1R2C+ucuo UZ(7-10)思考題：思考題：點點 b 是電位器是電位器 RW 的中點，點的中點，點 a 和點和點 c 是是 b 的上方和下方的某點的上方和下方的某點 。試定性畫。試定性畫出點電位器可動端分別處于出點電位器可動端分別處于 a、b、c 三三點點時的時的 uo - uc 相對應的波形圖。相對應的波形圖。-+RWR1R2CucuoD1D2abc(7-11)反向積分電路反向積分電路方波發(fā)生器方波發(fā)生器電路一：電路一：方波發(fā)生器

5、方波發(fā)生器 矩形波矩形波積分電路積分電路三角波三角波+RR1R2C+uc-+RR2Cuo此電路要求前后電路的時間常數(shù)配合此電路要求前后電路的時間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。好，不能讓積分器飽和。8.2 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器(7-12)tuRCuood11+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由周期周期T和參數(shù)和參數(shù)R、C決定。決定。0uo1tUom-Uom(7-13)電路二：電路二：電路一的改型電路一的改型+A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向積分電路反向積分電路上行遲滯上行遲滯比較器比較器特

6、點：特點：由由上行的遲滯比較器上行的遲滯比較器和和反相積分器反相積分器級聯(lián)構成，級聯(lián)構成，遲滯比較器的輸出作為反相積分器的輸入，反遲滯比較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積分器的輸出又作為遲滯比較器的輸入。相積分器的輸出又作為遲滯比較器的輸入。(7-14)+uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的遲滯比較器上行的遲滯比較器回顧回顧:omHURRU21omLURRU21上下門限電壓：上下門限電壓：(7-15)回顧回顧:反相積分器反相積分器tuRCuiod1ui-+RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom(7-16)omHURRU21omLURRU21+A1A2u

7、ouo1R02R01RCR2R100uo1tUOMUOMuotUHULtuRCuood11(7-17)周期和頻率的計算：周期和頻率的計算：tuoUHULT+A1A2uouo1R02R01RCR2R1RCRRf124214RRCRT T1T2LHTOMUUtURC10d1HLTOMUUtURC20d1TTT5 . 021omTOMURRtURC215 . 002d1(7-18)電路三：電路三：是電路二的改型電路是電路二的改型電路調整電位器調整電位器 RW 可以使三角波上下移可以使三角波上下移動。即給純交流的三角波疊加了一個動。即給純交流的三角波疊加了一個直流分量。直流分量。+E-ERW+A1A2

8、uouo1R02R01RCR2R1(7-19)tuoT1T2-+R2R1+R R2CuoR+T1 時間段，電容時間段，電容 C 通過通過 R 放電放電T2 時間段，電容時間段，電容 C 通過通過 R 充電充電充放電的充放電的 時間時間T1、T2可可通過通過 R、R調整。調整。當當R=0時，則為鋸齒波發(fā)生器。時，則為鋸齒波發(fā)生器。電路四：電路四：是電路二的改進電路是電路二的改進電路uo1被嵌位被嵌位于于Uz(7-20)uot-+R2R1+R4CuoR+R3改變?nèi)遣òl(fā)生器中改變?nèi)遣òl(fā)生器中積分電路的充放電時間常積分電路的充放電時間常數(shù)，使放電的時間常數(shù)為數(shù)，使放電的時間常數(shù)為0，即把三角波發(fā)生

9、器轉換成即把三角波發(fā)生器轉換成了鋸齒波發(fā)生器。了鋸齒波發(fā)生器。couuuct8.3 鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器(7-21)-+R2R1+R4CuoR+R3ZTZURRtURC2102d1212RRCRT (7-22)ZHURRU21ZLURRU21 |ui | 1，且，且 A+ B =2n ，即可起振。即可起振。(7-33)問題問題2：如何穩(wěn)幅？如何穩(wěn)幅？起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這時若時若|AF|仍大于仍大于1，則輸出將會飽和失真。，則輸出將會飽和失真。達到需要的幅值后，將參數(shù)調整為達到需要的幅值后，將參數(shù)調整為AF=1，即可穩(wěn)幅。即可穩(wěn)幅。

10、具體方法將在后面具體電路中介紹。具體方法將在后面具體電路中介紹。起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：111AFBUAFBUAFBUooo時，時，時，(7-34)8.5.2 RC振蕩電路振蕩電路用用RC 電路構成選頻網(wǎng)絡的振蕩電路即所謂的電路構成選頻網(wǎng)絡的振蕩電路即所謂的 RC振蕩電路，可選用的振蕩電路，可選用的 RC 選頻網(wǎng)絡有多種，這里選頻網(wǎng)絡有多種，這里只介紹只介紹文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路。R1C1R2C2iUoU一、選頻電路一、選頻電路(7-35)1( j)1 (112211221CRCRCCRRUUio1221212CRfCRfoo時，相移為時，相移為0 0。R1C1R

11、2C2iUoU(7-36)212121CCRRfo如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：，則：RCfo21)( j31ffffUUooio)(31arctgffffoo22)(31ffffUUooio傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：相頻特性：相頻特性：幅頻特性：幅頻特性：fofioUU31+90 90 f0(7-37)二、用運放組成的二、用運放組成的RC振蕩器振蕩器0A所以，要滿足相位所以，要滿足相位條件，只有在條件，只有在 fo 處處0F因為：因為：1AF122RR uo_+ + R2RCRCR1121RRA31112FRRA(7-38)能自行啟動的電路（能自行啟動的電路（1）uotRtA半導

12、體半導體熱敏電阻熱敏電阻起振時，起振時，RT略大于略大于2R1，使使|AF|1，以便起振；，以便起振；_+ + RTRCRCR1t uo起振后，起振后，uo逐漸增大逐漸增大則則RT逐漸減小，使得輸出逐漸減小，使得輸出uo為某值時，為某值時，|AF|=1，從而穩(wěn)幅。從而穩(wěn)幅。(7-39)能自行啟動的電路（能自行啟動的電路（2）R22為一小電阻，為一小電阻，使使(R21+R22)略大于略大于2R1，|AF|1，以，以便起振；便起振；_+ + R21RCCR1R22D1D2隨著隨著uo的增加，的增加，R22逐漸被短接，逐漸被短接，A自動自動下降到使下降到使|AF|=1，使，使得輸出得輸出uo穩(wěn)定在某

13、值。穩(wěn)定在某值。(7-40)輸出頻率的調整：輸出頻率的調整：RCfo21通過調整通過調整R或或/和和C來調整頻率。來調整頻率。_+ + RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：雙聯(lián)可調電：雙聯(lián)可調電容，改變?nèi)?，改變C，用于細調振用于細調振蕩頻率。蕩頻率。K：雙聯(lián)波段開：雙聯(lián)波段開關，切換關，切換R，用于粗調振用于粗調振蕩頻率。蕩頻率。(7-41)電子琴的振蕩電路電路：電子琴的振蕩電路電路：2121RRCfo_+ + RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21(7-42)三、用分立元件組成的三、用分立元件組成的RC振蕩器振蕩器RCRC+UCCR1C

14、2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF+ube RC網(wǎng)絡正反饋，網(wǎng)絡正反饋，RF、RE1組成負反饋，調整到合組成負反饋，調整到合適的參數(shù)則可產(chǎn)生振蕩。適的參數(shù)則可產(chǎn)生振蕩。(7-43)8.5.3 LC振蕩電路振蕩電路LC 振蕩電路的選頻電路由電感和電容構成，振蕩電路的選頻電路由電感和電容構成，可以產(chǎn)生高頻振蕩。由于高頻運放價格較高，所可以產(chǎn)生高頻振蕩。由于高頻運放價格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對 LC振蕩電路做一簡單介紹，重點掌握相位條件的判振蕩電路做一簡單介紹，重點掌握相位條件的判別。別。首先介紹一下首先介紹一下 L

15、C 選頻網(wǎng)絡。選頻網(wǎng)絡。(7-44)LCo1RCLZoiCLQIIIRLQoLCfo21諧振時回路電流諧振時回路電流比總電流大的多，比總電流大的多，外界對諧振回路外界對諧振回路的影響可以忽略！的影響可以忽略！CLRiUILI(7-45)+ 例例1：正反饋正反饋+UCCCC1C2頻率由頻率由LC諧振網(wǎng)絡決定。諧振網(wǎng)絡決定。(7-46)例例2：正反饋正反饋頻率由頻率由C 、 L1 、 L2諧振諧振網(wǎng)絡決定。網(wǎng)絡決定。+UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC設設uB uC uD uB uL2 ube uL1 D(7-47)例例3：正反饋正反饋設設uB uC uC1 uC2 uB 頻率由頻率由 L 、 C1 、 C2