波形發(fā)生和信號(hào)轉(zhuǎn)換

關(guān)于波形發(fā)生和信號(hào)轉(zhuǎn)換第1頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五8.1正弦波振蕩電路一、產(chǎn)生正弦波振蕩條件無(wú)外加信號(hào)：輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。8.1.1概述結(jié)構(gòu)：沒(méi)有輸入信號(hào)且?guī)нx頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。與負(fù)反饋放大電路的振蕩不同：正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。電擾動(dòng)：對(duì)于某一特定頻率f0的信號(hào)形成正反饋：達(dá)到平衡：由于半導(dǎo)體器件非線性特性及供電電源限制，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定幅值。。第2頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出自動(dòng)維持振蕩幅值平衡條件振蕩相位平衡條件第3頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五二、初始信號(hào)來(lái)源及起振條件1、初始信號(hào)來(lái)源：利用電路中瞬態(tài)擾動(dòng)信號(hào)，通過(guò)選頻網(wǎng)絡(luò)選出所需頻率信號(hào)。2、起振條件：

受放大環(huán)節(jié)非線性限制uoA|AF|=1uo穩(wěn)定

要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在通電時(shí)對(duì)于f=f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿足起振條件。第4頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五電路如何從起振到穩(wěn)幅？穩(wěn)定的振幅非線性環(huán)節(jié)的必要性！第5頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五三、正弦波振蕩電路的組成和判據(jù)放大環(huán)節(jié)反饋網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)選頻網(wǎng)絡(luò)保證穩(wěn)幅振蕩放大：使電路從起振到平衡，可以獲得輸出能量滿足相位條件：使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)確定振蕩頻率，產(chǎn)生正弦波振蕩第6頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五判斷電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟（1）觀察電路是否含有四個(gè)組成部分；（2）判斷放大電路能否正常工作（靜態(tài)和動(dòng)態(tài)）；（3）利用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足振蕩相位平衡條件；瞬時(shí)極性法：

斷開(kāi)反饋與放大電路的連接，在放大電路的輸入端加瞬時(shí)信號(hào)。（4）判斷電路是否滿足振蕩幅值平衡條件。Ui的極性→Uo的極性→Uf的極性若Uf與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。第7頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五四、分類常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1.RC正弦波振蕩電路：幾百千赫以下2.LC正弦波振蕩電路：幾百千赫～幾百兆赫3.石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定第8頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五8.1.2RC正弦波振蕩電路1、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性一、RC橋式正弦波振蕩電路低頻段高頻段容抗大于電阻，Uf超前Uo，趨于＋90o，且│Uf│趨于零。容抗小于電阻，Uf落后Uo，趨于－90o，且│Uf│趨于零。第9頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五取f0=1/(2RC)若f=f0，則

uf/uo

=1/3|uf/uo

|達(dá)最大值；uf與uo同相。

第10頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五

RCRCu0R1Rfufui-+A放大環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅措施電路構(gòu)成相位條件起振條件f=f0時(shí),F=uf/uo=1/3只要A=1+Rf/R1>3起振條件滿足。振蕩頻率f0=1/2RC取Rf為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻2、振蕩電路組成與起振++++第11頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五振蕩頻率連續(xù)可調(diào)的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)第12頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五習(xí)題8.6試求解：（1）RW的下限值；（2）振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。（1）根據(jù)起振條件（2）振蕩頻率的最大值和最小值分別為RW的下限值為2kΩ。第13頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五定性分析：f低，Z取決于電感支路，呈感性。f越低

Z越小。f高，Z取決于電容支路，呈容性。f越高

Z越小?？勺C：中間某頻率f=f0

并聯(lián)阻抗為純阻，且達(dá)最大值。一、LC諧振回路頻率特性u(píng)I+-f0：并聯(lián)諧振頻率，可證：8.1.3LC正弦波振蕩電路第14頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五選頻放大電路變壓器反饋式電感反饋式電容反饋式→電路引入正反饋，→反饋信號(hào)替代輸入信號(hào)，→構(gòu)成正弦波振蕩電路第15頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五二、變壓器反饋式振蕩電路1、變壓器繞組互為同名端相位相同；互為異名端相位相反。2、f=f0時(shí)，LC并聯(lián)回路Z呈純阻且為最大值。相位條件振蕩頻率-++構(gòu)成：共射放大電路、LC選頻網(wǎng)絡(luò)、變壓器反饋構(gòu)成正反饋環(huán)節(jié)。第16頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五三、電感反饋式振蕩電路交流通路：電感線圈引出三端點(diǎn)分別與晶體管三個(gè)極相連。相位條件振蕩頻率L=L1+L2+2M1＋3＋24第17頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五四、電容反饋式振蕩電路交流通路：電容引出三端點(diǎn)分別與晶體管三個(gè)極相連。C=C1C2/(C1+C2)L(C)三點(diǎn)式簡(jiǎn)易相位判別法：只要性質(zhì)相同的電抗元件的中點(diǎn)與三極管e極相連，則電路一定滿足相位條件。振蕩頻率相位條件1＋3＋24第18頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五例：利用相位平衡條件判斷電路可否振蕩。（參考教材P419）第19頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五例：為使電路振蕩，標(biāo)明變壓器的同名端。（參考教材P419）1＋4＋2＋5＋3第20頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五電路組成分析：

共射放大電路、L,C1,Cb構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)，電容三點(diǎn)式選頻。利用瞬時(shí)極性法使電路滿足振蕩時(shí)的相位平衡條件。工作原理分析：例：為使電路振蕩，修改電路中的錯(cuò)誤。（參考教材P420）＋＋L的連接使晶體管飽和，靜態(tài)設(shè)置不合理。集電極無(wú)輸出電阻，交流短路。第21頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五8.1.4石英晶體正弦波振蕩電路一、石英晶體的基本知識(shí)1、石英晶體的壓電效應(yīng)電極上加電場(chǎng)晶體機(jī)械變形晶體上加壓力電極上產(chǎn)生電場(chǎng)壓電效應(yīng)電極上加交變電壓晶體機(jī)械振動(dòng)交變電場(chǎng)當(dāng)f=f0時(shí)，晶體機(jī)械振動(dòng)及交變電場(chǎng)顯著增強(qiáng)。壓電諧振固有諧振頻率2、石英晶體諧振器的等效電路晶體靜態(tài)用Co等效諧振時(shí)L等效慣性C等效彈性R等效摩擦損耗

第22頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五Xf0fsfp容性感性容性Z=jX(R忽略）X=0:LC支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振頻率:X:回路產(chǎn)生并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振頻率:第23頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五2、串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路二、石英晶體正弦波振蕩電路1、并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路特點(diǎn)：石英晶體的阻抗呈電感性，與外接電容構(gòu)成并聯(lián)諧振。振蕩頻率fp>f>

fs。特點(diǎn)：石英晶體發(fā)生串聯(lián)諧振，阻抗呈純阻性，振蕩頻率為fs。第24頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五名稱：常用選頻網(wǎng)絡(luò)命名：RC正弦波振蕩電路，LC正弦波振蕩電路，石英晶體正弦波振蕩電路。適用范圍：低頻段小于1MHz，采用RC正弦波振蕩電路高頻段大于1MHz，采用LC正弦波振蕩電路穩(wěn)定的振蕩頻率，采用石英晶體正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路小結(jié)第25頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五8.2電壓比較器8.2.1概述功能：比較兩個(gè)電壓的大小，在輸出端以不同電平表示。要求：鑒別準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏，動(dòng)作迅速，抗干擾能力強(qiáng)。電壓比較器中集成運(yùn)放工作狀態(tài)：

1、工作在開(kāi)環(huán)或正反饋狀態(tài)。

2、輸入輸出關(guān)系非線性?！摱滩怀闪ⅲ。ㄈ杂刑摂啵┍容^器種類：?jiǎn)蜗薇容^器、滯回比較器、窗口比較器第26頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五uP>

uNuo為高電平uP<

uNuo為低電平uP=

uNuo狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換8.2.2簡(jiǎn)單電壓比較器閾值uT：uo翻轉(zhuǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的ui分析電壓傳輸特性：（1）輸出高、低電平UOH、UOL（2）閾值電壓UT（3）當(dāng)uP經(jīng)過(guò)

UT時(shí)，UO躍變方向第27頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五一、過(guò)零比較器含輸出限幅電路的電壓比較器穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值不同穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值相同第28頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五二、單限比較器繪制電壓傳輸特性三要素1.依據(jù)限幅電路確定輸出高低電平。2.令uP=

uN求閾值電壓。3.根據(jù)ui輸入端與運(yùn)放的連接，確定輸出躍變方向。第29頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五單限比較器例題：過(guò)零比較器單限比較器第30頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五8.2.3滯回比較器光檢測(cè)電路繼電器開(kāi)關(guān)街燈VCCVREF光第31頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五1.當(dāng)輸出uo為高電平uo=uz時(shí)，同相端受到uz和uREF同時(shí)作用帶參考電壓的滯回比較器2.當(dāng)輸出uo為低電平uo=-uz時(shí)，同相端受到-uz和uREF同時(shí)作用第32頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五例：已知輸入和輸出波形，判斷是那種電壓比較器，畫出其電壓傳輸特性。結(jié)論：反相輸入，帶滯回特性的電壓比較器。第33頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五8.2.4窗口比較器特點(diǎn)：能檢測(cè)出輸入電壓是否在兩個(gè)給定電壓之間。第34頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五一、過(guò)零比較器二、單限比較器三、滯回比較器第35頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五四、帶參考電壓的滯回比較五、窗口比較器第36頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五8.3非正弦波發(fā)生電路8.3.1矩形波發(fā)生電路第37頁(yè)，共41頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五高