第9章波形發(fā)生與信號轉(zhuǎn)換電路

第9章波形發(fā)生與信號轉(zhuǎn)換電路信號產(chǎn)生電路(振蕩器)分類：正弦波振蕩:非正弦波振蕩：RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(1MHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性要求能：輸出信號的幅度準確穩(wěn)定輸出信號的頻率準確穩(wěn)定9.1概述uo_++R2RCRCR1(1)反饋網(wǎng)絡:必須是正反饋，反饋信號即是放大電路的

輸入信號(2)選頻網(wǎng)絡:

保證輸出為單一頻率的正弦波(3)放大電路:放大信號(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):信號放大到要求的幅度后，不再放大，并保持

振蕩幅度不變問題：如何啟振？放大電路通電時存在噪聲即瞬態(tài)擾動，這些擾動可分解為各種頻率的分量，其中也包括有振蕩頻率分量。9.2RC振蕩電路

用運放組成的RC振蕩器RC選頻網(wǎng)絡正反饋網(wǎng)絡同相比例電路一、電路構(gòu)成：問題：如何穩(wěn)幅？起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，則輸出將會飽和失真。二、自激振蕩條件的推導自激振蕩的條件（1）振幅條件：（2）相位條件：n是整數(shù)FA=1如果在放大器的輸入端不加輸入信號，輸出端仍有一定的幅值和頻率的輸出信號，這種現(xiàn)象叫做自激振蕩。達到需要的幅值后，將參數(shù)調(diào)整為｜AF｜=1，即可穩(wěn)幅。起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：輸出小于需要的幅值時：輸出等于需要的幅值時：輸出大于需要的幅值時：RXC

3＋jR2－XC

1=2一、選頻電路

RC振蕩電路:用RC電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡的振蕩電路。文氏橋選頻電路。RCRC++--UfUiRXC

3＋jR2－XC

1=2R=

XC

=2pf0C

112pRCf0=若滿足Uf和Ui同相位··——振蕩頻率

改變R、C可以改變振蕩頻率。

結(jié)論：僅當f

=fo時，達最大值，且Uf與Ui同相，即網(wǎng)絡具有選頻特性，fo決定于RC。=UfUi13F=工作原理

輸出電壓

uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號ui

。(1)起振過程（2）起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件AF

=1，|F|=1/3，則起振條件AF

>1，因為|F|=1/3，則

總之，起振過程是由|Ao||F|>1，一直到|Ao||

F|=1，達到穩(wěn)定的過程。能自行啟動的電路（1）uotRtA負溫度特性熱敏電阻起振時，RT略大于2R1，使|AF|>1，以便起振；_++RTRCRCR1tuo起振后，uo逐漸增大則RT逐漸減小，使得輸出uo為某值時，|AF|=1，從而穩(wěn)幅。能自行啟動的電路（2）R22為一小電阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|>1，以便起振；_++R21RCCR1R22D1D2隨著uo的增加，R22逐漸被短接，A自動下降到使|AF|=1，使得輸出uo穩(wěn)定在某值。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別。9.3LC振蕩電路LC正弦波振蕩器的選頻網(wǎng)絡是LC諧振回路。由于電感的數(shù)值較小，其振蕩頻率較高（幾百KHz以上），常用作高頻信號源。由于振蕩頻率高，要求放大環(huán)節(jié)具有較高的上限頻率，所以LC振蕩器常由分立元件構(gòu)成。形式：變壓器反饋式電感三點式電容三點式LC并聯(lián)諧振回路R為回路的總損耗電阻當時產(chǎn)生諧振，所以諧振時阻抗最大通常有CLR特點：回路電流比總電流大的多I0>>I|Z|Q小Q大Q值越大，曲線越陡越窄，選頻特性越好。幅頻特性曲線一、

變壓器反饋式LC振蕩電路1.電路結(jié)構(gòu)正反饋2.振蕩頻率

即LC并聯(lián)電路的諧振頻率uf+–LC+UCCRLC1RB1RB2RECE－－放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡8.2.3LC正弦波振蕩電路6把并聯(lián)LC回路中的C或L分成兩個，則LC回路就有三個端點。把這三個端點分別與三極管的三個極相連，就形成了LC三點式正弦波發(fā)生電路。它們又分為電感三點式和電容三點式兩類。a）電感三點式b）電容三點式二、三點式LC振蕩電路仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡原理：電感三點式：電容三點式：uf與uo反相uf與uo同相uf與uo反相uf與uo同相三點的相位關(guān)系A.若中間點交流接地，則首端與尾端相位相反。B.若首端或尾端交流接地，則其他兩端相位相同。1、

電感三點式振蕩電路C+VCCTRERB1RB2CECBL1L2C1×1232、

電容三點式振蕩電路×+VCCTRERB1RB2CECBC1C2123L例1：正反饋

注意：用瞬時極性法判斷反饋的極性時，耦合電容、旁路電容兩端的極性相同，屬于選頻網(wǎng)絡的電容，其兩端的極性相反。+UCCC1RB1RB2RECELC例題：用相位平衡條件判斷電路能否產(chǎn)生自激振蕩－－－(+)(+)(+)(+)滿足相位平衡條件例2：9.4電壓比較器一、單限電壓比較器+UOM

電壓傳輸特性R－

＋∞＋RuIUR－UOMuOuIuOOUR－UOMR－

＋∞＋RuIURuO+UOMuIuOOUR

信號輸入方式電壓比較器：比較電壓的大小。

零電壓比較器可以實現(xiàn)波形變換,即可以把正弦波變換為方波。

當UR=0時，稱為零電壓比較器－UOMtuIO

tuO

O

＋UOMR－

＋∞＋RuIuO零電壓比較器輸出波形輸出限幅電路

為適應負載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。ui

0時，

UOH＝＋UZ1＋UD2

ui>0時，

UOL＝－(UZ2＋UD1)－

+

R1R2ui+–+–++–+uo+–DZ當ui>0時，uO=–UZui

0時，uO=+UZ不可缺少！2、電壓比較器的分析方法：（1）寫出u+、u-的表達式，令u+＝u-，求解出的uI即為UT；（2）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；（3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出電壓的躍變方向。1.電壓比較器的描述方法:電壓傳輸特性uO＝f(uI)電壓傳輸特性的三個要素：（1）輸出高電平UOH和輸出低電平UOL（2）閾值電壓UT（3）輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓躍變的方向+UOM－UOM二、滯回電壓比較器當

uO=+UOM時,u+

=UH=RFR2+RF

UR+R2R2+RF

UOM當

uO=－UOM

時,u+

=UL=RFR2+RF

UR－R2R2+RF

UOMOuO

uIULUHuO+_R1

－

＋∞＋R2uIURRF滯回電壓比較器