第七章波形發(fā)生電路

第七章波形發(fā)生電路1第一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四第七章波形發(fā)生電路§7.1方波發(fā)生器§7.2三角波發(fā)生器§7.3鋸齒波發(fā)生器§7.4壓頻轉(zhuǎn)換§7.5正弦波發(fā)生器2第二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四一、電路結(jié)構(gòu)上下門限電壓：下行的遲滯比較器，輸出經(jīng)積分電路再輸入到此比較器的反相輸入端。－++RR1R2C+ucuo–§7.1方波發(fā)生器3第三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四二、工作原理1.設(shè)uo

=

+UOM此時，輸出給C充電!則：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦uc>UH

,就有u->u+,在uc<UH時，u-

<u+,uo保持+UOM不變；uo

立即由＋UOM

變成－UOM

－++RR1R2C+ucuo–4第四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四此時，C

經(jīng)輸出端放電。2.當(dāng)uo

=

-UOM時，u+=ULuc降到UL時，uo上翻。UHuctUL當(dāng)uo

重新回到＋UOM以后，電路又進(jìn)入另一個周期性的變化。－++RR1R2C+ucuo–5第五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四0UHuctULUOMuo0t-UOMT輸出波形：－++RR1R2C+ucuo–6第六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四RC電路：起反饋和延遲作用，獲得一定的頻率。下行遲滯比較器：起開關(guān)作用，實現(xiàn)高低電平的轉(zhuǎn)換。－++RR1R2C+ucuo–方波發(fā)生器各部分的作用：7第七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四三、周期與頻率的計算f=1/Tuc上升階段表示式:uc下降階段表示式:uc0UHtULT1T28第八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四方波發(fā)生器電路的改進(jìn)：－++RR1R2C+ucuo–－++RR1R2C+ucuoUZ–9第九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四思考題：點b是電位器RW

的中點，點a和點c是b的上方和下方的某點。試定性畫出點電位器可動端分別處于

a、b、c

三點時的uo-uc

相對應(yīng)的波形圖。－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc10第十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四反向積分電路方波發(fā)生器電路一：方波發(fā)生器矩形波積分電路三角波§7.2三角波發(fā)生器－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo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。11第十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四－++RR1R2C+uc-++RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由周期T和參數(shù)R、C決定。0uo1tUom-Uom12第十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四電路二：電路一的改型－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向積分電路上行遲滯比較器特點：由上行的遲滯比較器和反相積分器級聯(lián)構(gòu)成，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。13第十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的遲滯比較器回顧:上下門限電壓：14第十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四回顧:反相積分器ui-++RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom15第十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1t＋UOM－UOMuotUHUL16第十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四周期和頻率的計算：tuoUHULT－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1T1T217第十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四電路三：是電路二的改型電路調(diào)整電位器RW可以使三角波上下移動。即給純交流的三角波疊加了一個直流分量。+E-ERW－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R118第十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四tuoT1T2-－++R2R1++R′R2CuoR+–T1

時間段，電容C通過R′

放電T2

時間段，電容C通過R充電充放電的時間T1、T2可通過R、R'調(diào)整。當(dāng)R'=0時，則為鋸齒波發(fā)生器。電路四：是電路二的改進(jìn)電路uo1被嵌位于±Uz19第十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四§7.3鋸齒波發(fā)生器uot-－++R2R1++R4CuoR+–R3改變?nèi)遣òl(fā)生器中積分電路的充放電時間常數(shù)，使放電的時間常數(shù)為0，即把三角波發(fā)生器轉(zhuǎn)換成了鋸齒波發(fā)生器。uct20第二十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四-－++R2R1++R4CuoR+–R321第二十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四§7.4壓頻轉(zhuǎn)換|ui|

<UZ－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2把鋸齒波發(fā)生器積分電路的充電電壓由uo1變?yōu)閡i，則鋸齒波發(fā)生器轉(zhuǎn)變?yōu)閴侯l轉(zhuǎn)換電路。即輸出uo的頻率由輸入電壓ui的大小決定。22第二十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四設(shè)uo1=+UZ，則D2截止，D1導(dǎo)通，ui

給電容C充電，uo下降，當(dāng)uo下降到U+L時uo1翻轉(zhuǎn)到-UZ，這時，D1截止，D2導(dǎo)通，電容C快速放電，uo上升，當(dāng)uo上升到U+H時uo1翻轉(zhuǎn)到+UZ。如此周期變化。uo為鋸齒波。工作原理：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2uctucUHULuotULUH23第二十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2由電路的工作情況可知：改變電壓uiuo的頻率變化充電電壓變化因此，稱該電路為壓頻轉(zhuǎn)換電路。tucUHUL充電時間變化24第二十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四由工作原理可知，uo在U+L、U+H之間變化：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D225第二十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四§7.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原理改成正反饋只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。基本放大電路Ao反饋電路F+–§7.5正弦波發(fā)生器26第二十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四如果：則去掉仍有信號輸出?；痉糯箅娐稟o反饋電路F反饋信號代替了放大電路的輸入信號?；痉糯箅娐稟o反饋電路F++27第二十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四自激振蕩條件的推導(dǎo)基本放大電路Ao反饋電路F+–28第二十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四FAo=1自激振蕩的條件基本放大電路Ao反饋電路F29第二十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四如果：(1)正反饋足夠強(qiáng),輸入信號為0時仍有信號輸出，這就是產(chǎn)生了自激振蕩。(2)要獲得非正弦自激振蕩,反饋回路中必須有RC積分電路。例如：前面介紹的方波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、鋸齒波發(fā)生器等。(3)要獲得正弦自激振蕩,反饋回路中必須有選頻電路。所以將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫成：30第三十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四自激振蕩的條件：因為：所以，自激振蕩條件也可以寫成：（1）振幅條件：（2）相位條件：n是整數(shù)相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；振幅條件可以通過調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。31第三十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四問題1：如何啟振？Uo是振蕩器的電壓輸出幅度，B是要求輸出的幅度。起振時Uo=0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時Uo=B。放大電路中存在噪聲即瞬態(tài)擾動，這些擾動可分解為各種頻率的分量，其中也包括有fo分量。選頻網(wǎng)絡(luò)：把fo分量選出，把其他頻率的分量衰減掉。這時，只要：|AF|>1，且A+B=2n，即可起振。32第三十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四問題2：如何穩(wěn)幅？起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這時若|AF|仍大于1，則輸出將會飽和失真。達(dá)到需要的幅值后，將參數(shù)調(diào)整為AF=1，即可穩(wěn)幅。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：33第三十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四§7.5.2RC振蕩電路用RC電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路即所謂的RC振蕩電路，可選用的RC選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里只介紹文氏橋選頻電路。R1C1R2C2一、選頻電路34第三十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四時，相移為0。R1C1R2C235第三十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：傳遞函數(shù)：相頻特性：幅頻特性：fof+90–90f36第三十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四二、用運放組成的RC振蕩器所以，要滿足相位條件，只有在fo

處因為：uo_++R2RCRCR137第三十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四能自行啟動的電路（1）uotRtA半導(dǎo)體熱敏電阻起振時，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。38第三十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四能自行啟動的電路（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。39第三十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四輸出頻率的調(diào)整：通過調(diào)整R或/和C來調(diào)整頻率。_++RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變C，用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。K：雙聯(lián)波段開關(guān)，切換R，用于粗調(diào)振蕩頻率。40第四十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四電子琴的振蕩電路電路：_++RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R2141第四十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四三、用分立元件組成的RC振蕩器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF++++–+++–––+ubeRC網(wǎng)絡(luò)正反饋，RF、RE1組成負(fù)反饋，調(diào)整到合適的參數(shù)則可產(chǎn)生振蕩。42第四十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四§7.5.3LC振蕩電路LC振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，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LC振蕩電路做一簡單介紹，重點掌握相位條件的判別。首先介紹一下LC選頻網(wǎng)絡(luò)。43第四十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四諧振時回路電流比總電流大的多，外界對諧振回路的影響可以忽略！CLR44第四十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四++–