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文檔簡介
退出不需要任何輸入信號;必須在電路中引入足夠強的正反饋?!ㄐ萎a(chǎn)生電路包括正弦和非正弦(如方波、三角波)波形產(chǎn)生電路。波形產(chǎn)生電路的共同特點:第6章上頁下頁返回翻頁第6章上頁下頁返回6.1.1正弦波振蕩電路的基本原理
6.1.2
RC正弦波振蕩電路6.1正弦波振蕩電路
*6.1.3
LC正弦波振蕩電路*6.1.4石英晶體正弦波振蕩電路Ud126.1.1正弦波振蕩電路的基本原理1、自激振蕩的條件S在2:令F=Uf/Uo..所以產(chǎn)生自激振蕩的條件為:...AF=.UoUd.UoUf=1S上頁下頁第6章返回+++Uf+---A=Uo/Ud..S在1:Ud=Ui
..-.Ui..Uo.因為:Uf=Ud,.....Uf=UiU=d則輸出電壓保持不變。翻頁AF自激振蕩的條件:AF=1
幅度平衡條件:相位平衡條件:AF=1
A+F=2n(n=0,1,2……)
反饋信號與輸入信號的大小相等,在放大倍數(shù)一定時應(yīng)有足夠強的反饋量。反饋信號與輸入信號同相,必須引入正反饋。上頁下頁第6章返回翻頁2、振蕩的建立與穩(wěn)定振蕩電路的起振:選擇某一頻率的信號增幅振蕩電路由電路變?yōu)榈确袷巪AF|=1|AF|>1上頁下頁第6章返回翻頁Ud12S+++Uf+----.Ui..Uo.AF
通過不斷地放大正反饋再放大再反饋,使Uom不斷增大,一直到達某一點時,才穩(wěn)定下來。自激振蕩的建立過程A反饋特性Ufm=|F|Uom幅度特性Uom=f(Ufm)Ufm1Ufm2Uom2Uom1UfmOUom如右圖上頁下頁第6章返回翻頁由上述討論可知:正弦波振蕩電路應(yīng)由以下部分組成:放大電路正反饋電路選頻電路穩(wěn)幅電路上頁下頁第6章返回翻頁
6.1.2
RC正弦波振蕩電路
1.電路組成RCCRRfR1負反饋網(wǎng)絡(luò)(穩(wěn)幅環(huán)節(jié))文氏電橋正弦波振蕩電路上頁下頁第6章返回翻頁uO+—+∞正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)Ao
2、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性Z1
=R+1jωC1Z2=R(jωC)R+1jωC=R1+jωRC..UfUO==.IZ2I(Z1+Z2).Z2Z1+Z2=R1+jωRCR+1jωC+R1+jωRC=13+j(ωRC-jωRC1)上頁下頁第6章返回翻頁.I++RCU0.Uf.CRZ1Z2.UfUo.=11ωRC3+j(ωRC-)當(dāng):1ωRCωRC-=0即,或RCω=ω0=12πRC?=?0=1時結(jié)論:.UfUo.與
同相位,即為正反饋;UfUo.=1/3,則Uf達到最大值。.上頁下頁第6章返回翻頁RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)++RCU0.Uf.CRZ1Z2.I=F=Uf?__Uo?13__f=0o,3、如何滿足自激振蕩條件f0=12RC起振時應(yīng)滿足:Rf>2R1RfR1),
A=(1+A=0o為了滿足AF=1,A=3RfR1)=3,
(1+Rf=2R1即A≥3上頁下頁第6章返回翻頁ui
u
o1RfRRCRC+uf
–Z1Z2Ao4、穩(wěn)幅措施特點:
利用二極管的非線性自動調(diào)節(jié)反饋的強弱來維持輸出電壓的恒定。UO↑→r↓→U
?↑→|A|↓缺點輸出波形失真較大上頁下頁第6章返回翻頁
二極管穩(wěn)幅電路u
o1RRf2RCRCRf1D2D1AoUO↑→T↑→RT↓→U
?↑→|A|↓☆由于熱敏電阻具有熱慣性,因此可獲得失真較小的輸出電壓。特點:
利用半導(dǎo)體熱敏電阻的非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。上頁下頁第6章返回翻頁熱敏電阻穩(wěn)幅電路uo1RRTRCRCAo
*6.1.3
LC正弦波振蕩電路
1.電容三點式振蕩電路REC2C1RCRB1RB2上頁下頁第6章返回翻頁(a)基本電路(b)交流通路CBCELLC1C2RCRB1∥RB2TT++---uiuo+113322+UCC諧振回路上頁下頁第6章返回電感L和電容C1、C2構(gòu)成的諧振回路成為放大電路的負載,電容C2兩端的電壓作為反饋信號,在放大器的輸入端引入了正反饋。翻頁選取適當(dāng)?shù)撵o態(tài)值和元件參數(shù),使得諧振回路諧振時,AF≥1。電路自激振蕩AF=1時,振蕩穩(wěn)定。振蕩頻率近似等于LC諧振回路的振蕩頻率:√C1
C2C1+C2L2π1fo
=
改進型電容三點式振蕩電路REC2C1RCRB1RB2上頁下頁第6章返回翻頁CBLT+UCCC3在電感支路中串聯(lián)一個電容C3,且取C3遠小于C1和C2。故諧振回路的振蕩頻率主要由L和C3來決定:fo≈√2πLC31改變C3,即可改變fo
2.電感三點式振蕩電路RECRCRB1RB2上頁下頁第6章返回翻頁(a)基本電路(b)交流通路CBCEL2CRB1∥RB2TT++---uiuo+113322+UCCL1L1L2諧振回路上頁下頁第6章返回電感L1、L2
和電容C構(gòu)成了諧振回路,+UCC通過L1
到集電極形成集電極電流的直流通路,故可省略RC
。電感L2兩端的電壓作為反饋信號,在放大器的輸入端引入了正反饋。若L1、L2線圈之間的互感為M,則線圈的總電感為:L=L1+L2+2M
。電路的振蕩頻率近似等于LC諧振回路的振蕩頻率:
fo
=
√(L1+L2+2M)C2π1翻頁上頁下頁第6章返回*6.1.4
石英晶體正弦波振蕩電路1.石英晶體諧振器石英晶體具有壓電效應(yīng),壓電諧振就是石英晶體的固有諧振頻率。諧振頻率有兩個,LCR支路的串聯(lián)諧振頻率fs和LCR支路與電容CO的并聯(lián)諧振頻率fP,fP>fs且很接近。翻頁(a)符號(b)等效電路JTLCRCO上頁下頁第6章f=fs時:(X=0)
石英晶體呈阻性f<fs或f>fp時:
石英晶體呈容性fs<f<fp時:
石英晶體呈感性翻頁fsfp容性容性感性f
X0(c)電抗頻率特性曲線根據(jù)等效電路可畫出石英晶體的電抗頻率特性曲線。返回REC2C1RCRB1RB2上頁下頁第6章翻頁CBT+UCC2.并聯(lián)型石英晶體振蕩器JT并聯(lián)型石英晶體振蕩電路工作頻率為:fs<f<fp石英晶體呈感性,作為電容三點式振蕩電路中的回路電感返回上頁下頁第6章3.串聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩電路工作頻率等于fs
,晶體呈純阻性,且阻抗最小。頻率為fs時,正反饋最強。
REC2C1RCRB1RB2(a)基本電路CBCCLT+UCCJT(b)交流通路LC1C2TREJT本節(jié)結(jié)束返回6.2.2用555集成定時器構(gòu)成的多諧振蕩器上頁下頁第6章返回6.2多諧振蕩器*6.2.1用集成運放構(gòu)成的多諧振蕩器上頁下頁第6章返回*6.2.1用集成運放構(gòu)成的多諧振蕩器翻頁1.電路的組成RRo
DZR2uCuou+u-±UZAoR1
RC引入了具有延遲特性的負反饋電路。u+為
uo經(jīng)R1和R2,在R1上的分壓,并作為轉(zhuǎn)折參考電壓:
u+H=R1R1+R2UZUZR1R1+R2u+L=C上頁下頁第6章返回翻頁2.電路的工作過程to≤t≤t1時:uC=UZ-(R1R1+R2UZ+UZ)et-toRCUZu+Hu+L-UZ
t=t1時:uC=u+H=R1R1+R2UZ可得:T1=
t1-t0=RCln(1+2R1R2)
tuCuOT1T2to
t1
t2uOuC2R1且:T2=
t2-t1=RCln(1+R2)T=
T2+T1=2RCln(1+2R1R2)Tf0=12RCln(1+=2R1R21)0上頁下頁第6章返回翻頁Ro
DZR2CuCuou+u-±UZAoR13.占空比可調(diào)的多諧振蕩器D1D2RP
調(diào)節(jié)RP,使電容充電和放電的時間常數(shù)不相等,實現(xiàn)輸出矩形波的占空比可調(diào),而矩形波的周期不變。
555集成定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合的中規(guī)模集成電路。
常用的555定時器有:雙極型定時器——5G1555CMOS定時器——CB75556.2.2用555集成定時器構(gòu)成的多諧振蕩器第6章上頁下頁返回翻頁RDSDQQ4∞+▽-+∞+▽-+C1C2C1輸出為1,C2輸出為0Q為0,T截止,輸出為1當(dāng)U6<—UDD,U2<—UDD時3231RT上頁下頁18RRR7265控制端(CO)閾值端(TH)放電晶體管分壓器比較器31G反相器放電端(D)+UDD復(fù)位輸出端GND10011、555集成定時器的工作原理RS觸發(fā)器當(dāng)U6>—UDD,U2>—UDD時3231C1輸出為0,C2輸出為101Q為1,T導(dǎo)通,輸出為010第6章翻頁觸發(fā)端(TR)返回輸入輸出TH(U6)TR(U2)復(fù)位端R輸出放電管T
XX00導(dǎo)通
<—UDD
<—UDD
1
1
截止3231
>—UDD
>—UDD
1
0
導(dǎo)通3231
<—UDD
>—UDD
1
不變不變3231上頁下頁555定時器功能表翻頁GND第6章56271841∞+▽-+C1∞+▽-+C2RDSDQQG3RRRRT+UDD放電晶體管復(fù)位輸出端控制端(CO)閾值端(TH)觸發(fā)端(TR)放電端(D)返回4+-+∞+▽-+C2TN上頁下頁TH3D+UDDGNDCB7555集成定時器的電路結(jié)構(gòu)圖第6章翻頁TR返回≥1≥1≥1111G1G2G3G4G5G6C1+-+C2+-+RRRCORD865271OUTQ上頁下頁2.由555定時器構(gòu)成多諧振蕩器多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,它沒有穩(wěn)定狀態(tài),同時不需要外加脈沖信號,就能輸出一定頻率的矩形脈沖。第一暫態(tài)第二暫態(tài)第6章翻頁返回+UDDu08473625555工作原理上頁下頁第6章00u03—UDD23—UDD1●uc(u2)<—UDD,u6<—UDD,T截止,輸出u0=1,3132uc上升,uc(u2)>—UDD,u6<—UDD,(保持不變)3132接通UDD,C充電,uc上升,uc(u2)>—UDD,u6>—UDD,T導(dǎo)通,C放電,輸出Q=03132C放電C放電,uc下降u2<—UDD,u6<—UDD,T截止,輸出u0=1,C又充電3132101T1=(R1+R2)C·ln2≈0.7(R1+R2)CT1C充電放電翻頁R1R20.01ufCttTH(U6)TR(U2)放電管T1
1
截止Ruo32<—UDD31<—UDD2>—UDD3>—UDD131
0
導(dǎo)通32<—UDD>—UDD131
不變不變uc1返回T2=R2C·ln2≈0.7R2CT2T=T1
+T2≈0.7(R1+2R2)CT上頁下頁
555定時器應(yīng)用舉例1、如圖為一防盜報警電路,試說明其工作原理。①由555構(gòu)成何種電路?②銅絲不斷時,輸出為何種狀態(tài)?③銅絲被碰斷后,輸出為何種波形?64755558132S6V100μF0.01μF0.01μF100kΩ5.1kΩ50kΩ8Ωab+細銅絲第6章返回翻頁上頁下頁2、如圖為一門鈴電路,試說明其工作原理。84736215555SB+5V100μF0.01μF0.01μF100kΩ5.1kΩ第6章返回翻頁上頁下頁3、如圖為一模擬公安警車音響的電路,試說明其工作原理。第6章返回100μF0.01μF47kΩ4.7kΩR1R2R3R4R5R6C1C2C3C4T8844776622115534.7kΩ10kΩ100kΩ2.7kΩ0.01μF100μF++CB7555CB7555IC1IC2+UDD(5~15V)本節(jié)結(jié)束6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器6.3.1用555集成定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3.2用555集成定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器上頁下頁第6章返回上頁下頁第6章▲雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,有兩個穩(wěn)定狀態(tài),從一個穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)為另一個穩(wěn)態(tài)必須靠脈沖信號觸發(fā),脈沖消失后,穩(wěn)態(tài)一直保持?!鴨畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器在脈沖信號未加之前,處于穩(wěn)定狀態(tài),經(jīng)信號觸發(fā)后,觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到新的狀態(tài),經(jīng)過一定延時后觸發(fā)器又自動翻轉(zhuǎn)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。所以只有一種穩(wěn)定狀態(tài)。返回翻頁6.3.1用555集成定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器上頁下頁第6章C2+∞+--RDSDQQGR1TRRR+△∞+C1△▲
設(shè)uC
=0,當(dāng)ui=1(未來信號)電容C被充電,11①設(shè)Q=
0,Q
=1時,T導(dǎo)通,C放電,uc≈0C1輸出為“1”,輸出“0”保持不變。0100101●●●C放電1110返回翻頁●RC復(fù)位+UDDuouiuCC1、C2輸出高電平,輸出端保持原狀態(tài)不變。分兩種情況討論②設(shè)Q=
1,Q
=0時,T截止,C充電,ucuc>—UCC,C1輸出為“0”,32T又導(dǎo)通,C放電,C1輸出為“1”,輸出“0”。當(dāng)無觸發(fā)信號時,觸發(fā)器將為Q=0的穩(wěn)定狀態(tài)。上頁下頁第6章uouittt當(dāng)無觸發(fā)信號時,觸發(fā)器處于其輸出u0=“0”的穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)有輸入信號時,ui<—UDD,C2輸出為“0”,Q=“1”,Q=“0”,T截止,C充電13uc上升Uc<—UDD,ui>—UDD,C1為“1”,C2為“1”,輸出保持不變231323當(dāng)uc≥—UDD時,使C1輸出為“0”,Q=“0”,Q=“1”
0101T導(dǎo)通,uc
放電,回到無觸發(fā)信號時穩(wěn)態(tài)返回翻頁+UDDC2+∞+--RDSDQQR1RRR+△∞+C1△●●●uouiRC●001011011—UDD23—UDD13uC輸出矩形脈沖寬度tW=RCIn3≈1.1RC000上頁下頁
如圖為一簡單的具有自動關(guān)斷功能的照明燈電路,試說明其工作原理。第6章返回翻頁[例6.3.1]4.7MΩR1R2R3R4ZC1T4.7MΩ1kΩ1MΩ200μF+8476213CB7555IC+UDD(4.5V)OFFONL3V200mATHDTRRD8427361555+-6VLED50μF200kΩ金屬片+上頁如圖為一簡易觸摸開關(guān)電路,當(dāng)手模金屬片時,發(fā)光二極管LED亮,經(jīng)過一定時間,發(fā)光二極管熄滅。555定時器構(gòu)成何種電路??第6章返回翻頁下頁[例6.3.2]第6章返回翻頁下
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