電路與模擬電子技術(shù)-集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用

第八章集成運(yùn)算放大器地應(yīng)用目錄Jichengyunfangdeyunsuanyingyingdianlu集成運(yùn)放地運(yùn)算應(yīng)用電路三zhongzutaifangdadianludexingnengbijiao集成運(yùn)算放大器地非線應(yīng)用Danjixingguandedanjifangdadianlu集成運(yùn)算放大器地選擇,使用與保護(hù)youyuanlvpoqijiqidianlufenxi有源濾波器及其電路分析2024/4/6學(xué)要點(diǎn)掌握集成運(yùn)放線應(yīng)用地基本特,理解線應(yīng)用電路地基本分析方法;了解集成運(yùn)放在濾波,調(diào)制電路地應(yīng)用;理解集成運(yùn)放地非線應(yīng)用及其基本分析方法,掌握電壓比較器,文氏橋正弦波振蕩器與石英晶體振蕩器地原理及其分析。對(duì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路研究時(shí),一般將工程實(shí)際地運(yùn)放視為理想運(yùn)放行估算分析只有在需要研究應(yīng)用電路地誤差時(shí),才會(huì)考慮實(shí)際運(yùn)放特帶來地影響。2024/4/6八.一集成運(yùn)放地運(yùn)算應(yīng)用電路2024/4/6八.一.一反相比例運(yùn)算電路V+V-根據(jù)虛短可得:V－=V+=零;i=零由于虛斷,有id≈零,所以:輸入輸出反相兩電流數(shù)值代入整理后可得輸出對(duì)輸入地比例因?yàn)檫\(yùn)放地輸入電阻ri→∞,有i+≈i-≈零"虛斷";實(shí)現(xiàn)了輸出對(duì)輸入地反相比例運(yùn)算。id=零由虛斷可推出V+=零"虛地";一一Ruii=2024/4/6八.一.一反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路引入了哪種組態(tài)地負(fù)反饋？因反饋量iF,輸入量i一與運(yùn)放凈輸入量id三者之間在輸入端是以電流求與地形式出現(xiàn),所以判斷為并聯(lián)反饋。因此,反相比例運(yùn)算放大電路地反饋類型為:電壓并聯(lián)負(fù)反饋。由反饋量可看出,反饋量取自于輸出電壓,且令輸出為保證電路地衡,要求同相端電阻RP在數(shù)值上應(yīng)設(shè)置為電壓為零時(shí),反饋量不再存在,因此判斷為電壓反饋;i一iFidF一P//RRR=2024/4/6八.一.一反相比例運(yùn)算電路R一=一零kΩ,RF=二零kΩ,ui=－一V。求:uo,R二應(yīng)為多大？該電路為反相比例運(yùn)算放大器,電路地閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為:放大器地輸出電壓:電路衡電阻RP為:W?==k七.六二零//一零//F一PRRR解例2024/4/6八.一.二同相比例運(yùn)算電路顯然,無反饋信號(hào)時(shí),同相比例運(yùn)算電路地兩輸入端如同加了一對(duì)模信號(hào),凈輸入電壓ud=V+－V-≈零圖示電路,由虛斷可得:V+≈ui根據(jù)虛短又可得到:V-≈V+≈ui,當(dāng)電路加入反饋通道后,反相端電位:FC為反饋系數(shù)反饋量V-取自于輸出電壓,為電壓反饋。串聯(lián)反饋。V-udV+V-反饋量V-,凈輸入量ud與輸入量ui在輸入端以電壓求與形式出現(xiàn)ui=V-+ud結(jié)論:電路反饋類型:電壓串聯(lián)負(fù)反饋。oCoF一一uFuRRRV=+=-V-2024/4/6八.一.二同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路輸出輸入關(guān)系i一由"虛斷"可知電路電流所以整理后可得輸出與輸入之間地比例顯然,同相比例運(yùn)算電路地輸出必然大于輸入。為保證電路地衡,與反相比例運(yùn)算電路類同,衡電阻R二=R一//RF。iF反饋支路電流FoiFRuui-=一一一RuRVii-=-=-2024/4/6八.一.二同相比例運(yùn)算電路R一=一零kΩ,RF=二零kΩ,ui=－一V。求:uo=？R二應(yīng)為多大？該同相比例運(yùn)算放大器地閉環(huán)電壓放大倍數(shù):輸出電壓:電路衡電阻R二為:解例2024/4/6八.一.二同相比例運(yùn)算電路此電路總有uo=ui,因此稱之為電壓跟隨器。電壓跟隨器具有輸入電阻大,輸出電阻小地特點(diǎn),在電路作用與分離元件地集電極放大電路相同,但是電壓跟隨能更好一些。圖示同相輸入運(yùn)算電路,R一=∞,RF=零,此時(shí)輸出與輸入地關(guān)系？根據(jù)"虛短"又可推出:V－=V+≈ui＝uoi二即:Au=一uo=uiRPuoui－＋＋∞由"虛斷"可推出:i二=零,因此V+≈ui應(yīng)用舉例2024/4/6八.一.三反相求與運(yùn)算電路反相電路均存在虛地現(xiàn)象,因此因?yàn)榭傻肰－=V+="地"=零將各電流代入如果取各輸入電阻則有若再取則實(shí)現(xiàn)了反相求與運(yùn)算整理上式可得i二i一if2024/4/6八.一.四同相求與運(yùn)算電路根據(jù)彌爾曼定理可得:為保證電路地衡,要求:同相輸入電路:可得令則有實(shí)現(xiàn)了同相求與運(yùn)算。V+V-2024/4/6八.一.五雙端輸入差分運(yùn)算電路若R二=R三,則根據(jù)"虛斷"可得若R一=RF,整理后可得:實(shí)現(xiàn)了輸出對(duì)輸入地差分減法運(yùn)算。根據(jù)分壓關(guān)系可得V+V－三二三i二RRRuV+=+二i二uVV==+-一i二i一一一i一二/RuuRVui-=-=-2024/4/6運(yùn)放電路舉例解例A一,A二為理想運(yùn)放,求輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間地函數(shù)關(guān)系。A一為反相比例電路A二為反相求與電路選擇R一=RF一,R二=RF二時(shí)本例利用兩級(jí)運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)了輸出對(duì)輸入地反相減法運(yùn)算。2024/4/6運(yùn)放電路舉例圖兩運(yùn)放均為理想運(yùn)放,分析輸出與輸入間地函數(shù)關(guān)系。按理想運(yùn)放地虛短條件有:各電流值為解例V-一=V+一=ui一V-二=V+二=ui二2024/4/6八.一.六微分運(yùn)算電路因?yàn)樘摰?有:u－=u+="地"電位"零"微分電路可用于波形變換,將矩形波變換成尖脈沖;且uo與ui相位反相。可得實(shí)現(xiàn)了輸出對(duì)輸入地微分。式地RFC一為電路地時(shí)間常數(shù)為保證電路地衡,RF=R二uit零uot零u+u－2024/4/6微分電路舉例已知微分運(yùn)算電路地輸入量,ui=-sinωtV,求uo。tui零tuo零九零°解例2024/4/6八.一.七積分運(yùn)算電路V－=V+="地"電位"零"V+V－因?yàn)閷一代入uo表達(dá)式:所以實(shí)現(xiàn)了輸出對(duì)輸入地積分。式地R一CF為電路地時(shí)間常數(shù)。2024/4/6積分電路舉例解例已知反相積分器電路地直流輸入是Ui=－三V,經(jīng)過一定時(shí)間t后輸出飽與。設(shè)輸出飽與值為Uom=一五V,積分電路地R=一零kΩ,C=一μF,求積分時(shí)間t,畫出uo波形?！遲ui零-Utuo零+Uom零.零五秒∴2024/4/6cb課堂練一.理想運(yùn)算放大電路地兩個(gè)重要結(jié)論是________。a.虛地與反相b.虛短與虛地c.虛短與虛斷d.斷路與短路二.集成運(yùn)放一般分為兩個(gè)工作區(qū),它們是________工作區(qū)。a.線與非線b.正反饋與負(fù)反饋c.虛短與虛斷三.施加深度負(fù)反饋可使運(yùn)放入________;使運(yùn)放開環(huán)或加正反饋可使運(yùn)放入________。a.非線區(qū)b.線工作區(qū)四.集成運(yùn)放能處理________。a.流信號(hào)b.直流信號(hào)c.流信號(hào)與直流信號(hào)五.由理想運(yùn)放構(gòu)成地線應(yīng)用電路,其電路放大倍數(shù)與運(yùn)放本身地參數(shù)________。a.有關(guān)b.無關(guān)c.有無關(guān)系不確定cabacb2024/4/6八.二有源濾波器及其電路分析濾波器地概念使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制或衰減無用頻率信號(hào)地地電子裝置。有源濾波器通常由R,C與有源器件(集成運(yùn)放)組成。2024/4/6八.二.一有源濾波器及其電路分析——濾波器地有關(guān)概念有源濾波器有源濾波器地開環(huán)增益大,輸入阻抗高,輸出阻抗低,負(fù)載能力強(qiáng)兼有電壓放大作用。其濾波特一般不受負(fù)載影響,因此適用于信號(hào)處理這種頻率要求較高地場(chǎng)合。無源濾波器無源濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于設(shè)計(jì)且噪聲小,但存在電路增益小,帶負(fù)載能力差等一些實(shí)際問題。所以無源濾波器通常用在較大功率地電路。特點(diǎn)2024/4/6八.二.二有源濾波器及其電路分析——濾波器地分類一四三二濾波器地分類LPF:只允許低頻信號(hào)通過,將高頻信號(hào)衰減與濾除;低通濾波器HPF:只允許高頻信號(hào)通過,將低頻信號(hào)衰減與濾除;高通濾波器BPF:只允許通帶以內(nèi)地信號(hào)通過,將通帶以外地信號(hào)衰減與濾除;帶通濾波器BEF:阻止某頻率范圍內(nèi)地信號(hào)通過,允許阻帶以外其它信號(hào)通過。帶阻濾波器2024/4/6四.一.八有源濾波器——常用地有源濾波器八.二.三有源低通濾波器根據(jù)"虛斷"可得:因?yàn)?有:可得:對(duì)此式行整理可得:通頻帶內(nèi)地電壓放大倍數(shù):2024/4/6四.一.八有源濾波器——常用地有源濾波器有源低通濾波器能良好地低通濾波器通帶內(nèi)地幅頻特曲線比較坦,阻帶內(nèi)地電壓放大倍數(shù)基本為零。其幅頻特如:當(dāng)電路頻率為通頻帶內(nèi)地電壓放大倍數(shù):電路地傳輸函數(shù):通帶阻帶ω零零2024/4/6四.一.八有源濾波器——常用地有源濾波器八.二.四有源高通濾波器根據(jù)"虛斷"可得:由虛斷可得:數(shù)值代入后整理可得:通頻帶內(nèi)地電壓放大倍數(shù):2024/4/6四.一.八有源濾波器——常用地有源濾波器有源高通濾波器當(dāng)輸入信號(hào)地頻率f等于通帶截止頻率f零時(shí):幅頻特:傳輸函數(shù)為:通頻帶內(nèi)地電壓放大倍數(shù):電路地特頻率為:2024/4/6四.一.八有源濾波器四.一.八有源濾波器——常用地有源濾波器八.二.五帶通濾波器由一個(gè)RC低通電路與一個(gè)RC高通電路形成帶通濾波器。幅頻特:低通高通利用同相輸入地比例放大電路做隔離放大級(jí)。為改善頻率特引入正反饋。2024/4/6八.二.五帶阻濾波器幅頻特:將一個(gè)RC低通電路與一個(gè)RC高通電路地輸出求與,即形成帶阻濾波器。如果帶阻濾波器地阻帶設(shè)置為某單一頻率時(shí),則可構(gòu)成陷波濾波器。2024/4/6八.二.六集成運(yùn)算放大器地線應(yīng)用舉例測(cè)振儀圖示測(cè)振儀速度傳感器產(chǎn)生地信號(hào)與速度成正比,開關(guān)在位置"一"時(shí),放大器可直接對(duì)速度傳感器傳送過來地信號(hào)行放大測(cè)量,測(cè)量出振動(dòng)地速度;開關(guān)在位置"二"時(shí),速度傳感器地信號(hào)經(jīng)微分器行微分運(yùn)算,之后送入運(yùn)放再行放大測(cè)量,可測(cè)量加速度α;在位置"三"時(shí),速度傳感器地信號(hào)經(jīng)積分器行積分運(yùn)算再一次放大,又可測(cè)量出位移x。在放大器輸出端,可接測(cè)量?jī)x表或示波器對(duì)所測(cè)量信號(hào)行觀察與記錄。2024/4/6八.二.六集成運(yùn)算放大器地線應(yīng)用舉例光電轉(zhuǎn)換電路光電二極管在有光照時(shí)產(chǎn)生光生載流子,由光生載流子形成地電流將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)放大后即可行檢測(cè)與控制。光電二極管工作在反向狀態(tài),反向電阻很大,高達(dá)幾兆歐。無光照時(shí),其反向電流一般小于零.一μA,稱為暗電流。有光照時(shí),在光激發(fā)下,反向電流隨光照強(qiáng)度而增大,稱為光電流,這時(shí)地反向電阻可降至幾十歐以下。圖示電路,光電流iF地路徑為uo→RF→VD→U,運(yùn)放地輸出為uo=iFRF。2024/4/6八.二.六集成運(yùn)算放大器地線應(yīng)用舉例儀用放大器儀用放大器主要用于測(cè)量技術(shù),在需要把橋路輸出地差模小信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成單端輸出信號(hào)時(shí),就要用到儀用放大器。這種放大器地具體電路多種多樣,但很多電路都是在圖示三運(yùn)放差動(dòng)電路地基礎(chǔ)上演變而來地。2024/4/6儀用放大器根據(jù)虛短可知A一,A二兩運(yùn)放有u+=u－,所以VA=ui一,VB=ui二,根據(jù)虛斷可得i－=零,因此,uo一與uo二之間地RF,RW,RF可視為串聯(lián),串聯(lián)各電阻地電流相等,由此可得:可解得:因?yàn)樽詈笠患?jí)運(yùn)算放大器是雙端輸入差分電路,所以:儀用放大器地主要特點(diǎn)就是可將兩個(gè)輸入端電壓信號(hào)產(chǎn)生地差值小信號(hào)行放大,且具有較強(qiáng)地模抑制能力。Wi一i二WABWFo一o二二RuuRVVRRuu-=-=+-2024/4/6Sikaoyulianxi思考與練一.集成運(yùn)放構(gòu)成地基本線應(yīng)用電路有哪些？在這些基本電路,集成運(yùn)放均工作在何種狀態(tài)下？二."虛地"現(xiàn)象只存在于線應(yīng)用運(yùn)放地哪種運(yùn)算電路？三.舉例說明理想集成運(yùn)放兩條重要結(jié)論在運(yùn)放電路分析地作用。四.工作在線區(qū)地集成運(yùn)放,為什么要引入深度電壓負(fù)反饋？而且反饋電路為什么要接到反相輸入端？2024/4/6Sikaoyulianxi思考與練五.若給定反饋電阻RF=一零kΩ,試設(shè)計(jì)一個(gè)uo

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?一零ui地電路。六.什么是濾波器？什么是無源濾波器？什么是有源濾波器？七.若要使某段頻率內(nèi)地有用信號(hào)通過,而高于或低于此頻段地信號(hào)將被衰減與抑制,應(yīng)采用什么濾波器？這種濾波電路由什么組成？八.如果要抑制五零Hz干擾信號(hào),不能讓其通過,應(yīng)采用什么濾波器？2024/4/6八.三集成運(yùn)算放大器地非線應(yīng)用——非線區(qū)特點(diǎn)特點(diǎn)一特點(diǎn)二特點(diǎn)三特點(diǎn)四集成運(yùn)放應(yīng)用在非線電路時(shí),處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)下。"虛短"地概念不再成立。輸出信號(hào)電壓只有正飽與值與負(fù)飽與值兩種狀態(tài),非此即彼。非線應(yīng)用下地運(yùn)放仍然具有"虛斷"地特點(diǎn)。運(yùn)放工作在非線區(qū)地特點(diǎn)2024/4/6八.三.二電壓比較器處于開環(huán)狀態(tài)uoui零+Uom-UomUR傳輸特地UR為門限電壓特點(diǎn)2024/4/6八.三.二電壓比較器——單門限電壓比較器只有一個(gè)門限值,只要輸入達(dá)到此門限值,輸出立刻發(fā)生跳變。單門限地過零電壓比較器uoui零+Uom-UomUR電壓比較器廣泛應(yīng)用于模/數(shù)接口,電檢測(cè)及波形變換等領(lǐng)域。特點(diǎn)2024/4/6八.三.二電壓比較器——過零電壓比較器應(yīng)用實(shí)例比較器可把正弦波轉(zhuǎn)換為方波ui零tuo零t＋U－U注意:當(dāng)ui<UR時(shí),uo=+Uom當(dāng)ui>UR時(shí),uo=-Uom2024/4/6八.三.二電壓比較器——滯回電壓比較器滯回比較器具有雙門限與正反饋環(huán)節(jié),抗干擾能力強(qiáng),電路較復(fù)雜。雙門限地滯回電壓比較器滯回比較器可構(gòu)成矩形波,鋸齒波等非正弦信號(hào)發(fā)生器電路,也可以實(shí)現(xiàn)波形變換。特點(diǎn)－UOM+UOMUB二當(dāng)ui等于或大于UB一時(shí)abcdefuoui零當(dāng)ui小等于或小于UB二時(shí)UB一門限值2024/4/6八.三.二電壓比較器——滯回電壓比較器波形地整形與變換應(yīng)用ui(V)t零一零-一零tuo(V)零六-六實(shí)現(xiàn)了波形地整形與變換取門限電壓為±六V2024/4/6八.三.二電壓比較器——窗口比較器窗口比較器用來比較某一特定范圍內(nèi)地電壓大小。當(dāng)ui>URH時(shí),必有ui>URL,集成運(yùn)放A一處正向飽與,輸出高電,集成運(yùn)放A二處反向飽與,輸出低電,于是二極管VD一導(dǎo)通,VD二截止,輸出受穩(wěn)壓管VDZ地限制,有uo=+UZ。當(dāng)URL<ui<URH時(shí),集成運(yùn)放A一,A二都處于反向飽與,輸出低電,于是二極管VD一,VD二都截止,輸出電壓uo=零。當(dāng)ui<URH時(shí),必有ui<URL,集成運(yùn)放A一處于反向飽與,輸出低電,集成運(yùn)放A二處于正向飽與,輸出高電,于是二極管VD一截止,VD二導(dǎo)通,輸出受穩(wěn)壓管VDZ地限制,則uo=+UZ。2024/4/6八.三.二電壓比較器——集成電壓比較器A單電壓比較器集成比較器地分類B雙電壓比較器C四電壓比較器特點(diǎn)集成電壓比較器具有響應(yīng)速度快,傳輸時(shí)間短地特點(diǎn)。一般不需要外加限幅電路,可直接驅(qū)動(dòng)TTL,OS與ECL等電路。不足處是開環(huán)增益較低,失調(diào)電壓較大,模抑制比較小。通用型集成比較器AD七九零地管腳功能AD七九零是具有八個(gè)管腳,管腳一外接正電源;管腳二為反相輸入端;管腳三為同相輸入端;管腳四外接負(fù)電源;管腳五為鎖存控制端,當(dāng)該端子為低電時(shí),鎖存輸出信號(hào);管腳六是接地端;管腳七為輸出端;管腳八是邏輯電源端,其取值確定負(fù)載所需地高電。七九零2024/4/6八.三.二電壓比較器——方波發(fā)生器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)上,方波發(fā)生器是在滯回電壓比較器地基礎(chǔ)上,在輸出端與反相端之間增加一條RC充放電反饋支路構(gòu)成地。傳輸特2024/4/6方波發(fā)生器工作原理可以在此處插入視頻2024/4/6占空比可調(diào)地方波發(fā)生器改變電位器RW地滑動(dòng)端,就改變了充放電地時(shí)間,從而使方波地占空比可調(diào)。UZuo零t-UZTHT方波發(fā)生器波形地高電時(shí)間TH與周期T之比稱為占空比:調(diào)節(jié)RP一與RP二地?cái)?shù)值,只能改變占空比地大小,振蕩頻率不會(huì)發(fā)生變化。2024/4/6八.三.三文氏橋正弦波振蕩器在放大器地輸入端不加任何輸入信號(hào),其輸出端仍有一定地幅值與頻率地輸出信號(hào),這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。能要求零二振蕩器在入穩(wěn)態(tài)后能維持一個(gè)等幅連續(xù)地振蕩。零三當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí),電路地穩(wěn)定狀態(tài)不受到破壞。零一保證振蕩器接通電源后,能夠從無到有建立起具有某一固定頻率地正弦波輸出。顯然,文氏橋正弦波振蕩器首先應(yīng)滿足自激振蕩地條件2024/4/6文氏橋正弦波振蕩器——RC選頻網(wǎng)絡(luò)作用RC選頻網(wǎng)絡(luò)地作用是使文氏橋獲得單一頻率地正弦波輸出。則反饋系數(shù):設(shè)置:R一=R二=R,C一=C二=CI2024/4/6文氏橋正弦波振蕩器——RC選頻網(wǎng)絡(luò)顯然,為使反饋量足夠大,要求反饋系數(shù)地模值最大化,即:如果文氏橋正弦波振蕩器地選頻網(wǎng)絡(luò)滿足電路傳輸系數(shù):|F|ωω零一/三地條件,幅頻特:調(diào)節(jié)選頻網(wǎng)絡(luò)地R,C值,可使反饋系數(shù)地模值等于一/三。2024/4/6文氏橋正弦波振蕩器——RC選頻網(wǎng)絡(luò)從相頻特曲線讀出:在ω<ω零地范圍內(nèi),反饋量出現(xiàn)了超前地相移,ω→零時(shí)相移達(dá)+九零°;在ω>ω零地范圍內(nèi),反饋量出現(xiàn)了滯后地相移,ω→∞時(shí)相移達(dá)-九零°;只有在ω=ω零時(shí),反饋量與輸出量同相。選頻網(wǎng)絡(luò)地相頻特:φFωω零相頻特曲線:顯然,文氏橋產(chǎn)生自激振蕩時(shí)需要同時(shí)滿足:+九零°-九零°2024/4/6文氏橋正弦波振蕩器當(dāng)文氏橋與電源接通瞬間,電路會(huì)產(chǎn)生沖擊電壓與沖擊電流,使得在運(yùn)放A地輸出端產(chǎn)生一個(gè)微小地輸出電壓信號(hào)——起始信號(hào),起始信號(hào)通常是非正弦波。若設(shè)置負(fù)反饋電阻RF≧二R一,同相放大器地環(huán)路電壓放大倍數(shù)AuP>三時(shí),可滿足自激起振條件。在滿足自激起振條件下,文氏橋RC選頻網(wǎng)絡(luò)地正反饋量與輸出量同相位,該電路產(chǎn)生自激振蕩,輸出uo是選頻網(wǎng)絡(luò)選出地頻率為f零地正弦波。2024/4/6文氏橋正弦波振蕩器文氏橋正弦波振蕩器起振時(shí),輸出電壓uo微弱,但是,由于此時(shí)同相輸入地運(yùn)放電壓放大倍數(shù):隨著輸出電壓uo地增大,運(yùn)放RF負(fù)反饋?zhàn)饔迷鰪?qiáng),負(fù)反饋地作用又會(huì)削弱環(huán)路電壓放大倍數(shù)AuP,由于正弦波振蕩器通常設(shè)置負(fù)反饋電阻RF=二R一,環(huán)路電壓放大倍數(shù)AuP=三為電路地穩(wěn)幅條件,因此當(dāng)AuP下降至三時(shí),輸出uo地幅度將不再發(fā)生變化而趨于穩(wěn)定。運(yùn)放對(duì)選頻網(wǎng)絡(luò)輸出為f零地正弦波信號(hào)頻率放大能力較強(qiáng),uo不斷增大;2024/4/6文氏橋正弦波振蕩器——電路舉例圖示電路,R=一kΩ,C=零.一μF,R一=一零kΩ。問RF為多大時(shí)電路才能起振？振蕩頻率f零=？根據(jù)文氏電橋振蕩電路地起振條件即振蕩頻率即文氏電橋振蕩電路在RF大于二零kΩ,電路才能起振;電路地振蕩頻率等于一五九二Hz。解例起振時(shí),正弦波振蕩器地輸出電壓uo振幅微弱,二極管地電流也極小,相當(dāng)于二極管地正向動(dòng)態(tài)電阻較大,因此文氏橋正弦波振蕩器地環(huán)路電壓放大倍數(shù)較大,即AuP>三。2024/4/6文氏橋——能自行起振地正弦波發(fā)生器正弦波振蕩器起振時(shí),應(yīng)有Aup>三;起振后頻率為f零地正弦波信號(hào)幅度不斷增強(qiáng),當(dāng)信號(hào)輸出uo大于正常所需值時(shí),應(yīng)自動(dòng)減小Aup;若減小至uo低于正常所需值時(shí),又應(yīng)增大Aup;使振蕩器始終穩(wěn)幅在Aup＝三。放大器地電壓放大倍數(shù)能根據(jù)振幅自動(dòng)調(diào)整時(shí)稱其具有自動(dòng)起振與穩(wěn)幅功能。利用二極管自動(dòng)起振與穩(wěn)幅地電路穩(wěn)幅原理2024/4/6當(dāng)運(yùn)放地電壓放大倍數(shù)下降至AuP<三,輸出電壓幅度地減小使反饋通道地電流減小,相當(dāng)二極管地動(dòng)態(tài)電阻rd增大,于是運(yùn)放地電壓放大倍數(shù)又增大,直到運(yùn)放地電壓放大倍數(shù)AuP=三時(shí),輸出電壓幅度穩(wěn)定——自動(dòng)穩(wěn)幅作用。起振過程,當(dāng)環(huán)路電壓放大倍數(shù)AuP>三時(shí),輸出電壓幅度逐漸增大,反饋通道電流隨之增大,相當(dāng)于二極管地動(dòng)態(tài)電阻不斷減小,又使運(yùn)放地電壓放大倍數(shù)下降。利用二極管自動(dòng)起振與穩(wěn)幅地電路穩(wěn)幅原理文氏橋——能自行起振地正弦波發(fā)生器2024/4/6文氏橋地應(yīng)用——電子琴振蕩電路選頻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)組合地R三取自不同音階地R值,可選取到不同地音頻——發(fā)出不同地聲調(diào)。2024/4/6四.二.四石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器簡(jiǎn)稱晶振,是利用石英晶體地壓電效應(yīng)制成地一種諧振器件。實(shí)際應(yīng)用地LC振蕩器回路Q值不可能做得很高,一般不超過三零零,這對(duì)頻率穩(wěn)定度要求較高地廣播發(fā)射機(jī)等顯然不能滿足其要求。而石英晶體振蕩器具有可貴地壓電效應(yīng)與極高地穩(wěn)定與極高地品質(zhì)因數(shù),在對(duì)穩(wěn)定要求較高地振蕩電路應(yīng)用十分廣泛。物理能石英是礦物質(zhì)地一種,化學(xué)成分是SiO二,形狀為結(jié)晶地六棱體。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器可以在此處插入視頻2024/4/6石英晶體振蕩器——應(yīng)用工程實(shí)際應(yīng)用,通常用石英晶體振蕩器做為晶體諧振元件,從而取代LC諧振回路。石英晶體振蕩器廣泛應(yīng)用在電視機(jī),影碟機(jī),錄像機(jī),無線通訊設(shè)備以及電子鐘表,數(shù)字儀器儀表等電子設(shè)備。除此之外,在雷達(dá),導(dǎo)航,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS,精確武器制導(dǎo)領(lǐng)域也都離不開石英晶體振蕩器。這些設(shè)備,信號(hào)地穩(wěn)定決定了測(cè)量時(shí)間地精確度,例如雷達(dá)與激光測(cè)距時(shí),一個(gè)微秒地測(cè)時(shí)誤差將會(huì)導(dǎo)致定位誤差約一五零米左右,因此需要使用頻率穩(wěn)定很高地石英晶體振蕩器。在航天飛行,衛(wèi)星發(fā)射,測(cè)控,回收等方面,也廣泛使用高穩(wěn)定地石英晶體振蕩器,我在這些領(lǐng)域舉世矚目地成就,標(biāo)志著我晶體振蕩器技術(shù)已站在世界前列。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——產(chǎn)生壓電效應(yīng)地原因Fx=零Fx<零Fx>零石英晶片未受外力作用時(shí),石英晶片受內(nèi)部束縛力之與P一＋P二＋P三＝零地示意圖;在石英晶片地X方向上加一壓力Fx,石英晶片產(chǎn)生地機(jī)械形變示意圖;在石英晶片地X方向上加一拉力Fx時(shí),石英晶片產(chǎn)生地機(jī)械形變示意圖。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——壓電效應(yīng)與壓電振蕩石英晶體振蕩器就是利用具有壓電效應(yīng)地石英晶片制成地。壓電效應(yīng)與壓電振蕩壓電效應(yīng)石英晶片受壓力與拉力后會(huì)發(fā)生機(jī)械形變地現(xiàn)象,稱為壓電效應(yīng)。壓電振蕩當(dāng)外加電場(chǎng)地頻率等于某一特定頻率時(shí),機(jī)械振動(dòng)地振幅驟然增大地現(xiàn)象稱為壓電振蕩。.壓電振蕩是石英晶片諧振特地反應(yīng),其壓電振蕩頻率就是石英晶片地固有頻率,也稱壓電振蕩頻率。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——振蕩頻率感區(qū)容區(qū)容區(qū)在容頻率區(qū)域,電抗曲線變化緩慢,不利于穩(wěn)頻,而且一旦石英晶體不工作,則表現(xiàn)為一個(gè)電容。在fs與fp之間地一段頻率范圍,石英諧振器地電抗呈感,由于兩個(gè)諧振頻率之間地差值很小,因此感特較為陡峭。電抗特曲線。其fs是石英晶體地串聯(lián)諧振頻率,fp是它地并聯(lián)諧振頻率。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——振蕩頻率工作在fs與fp之間地頻率范圍時(shí),石英晶體表現(xiàn)為一個(gè)電感元件,石英諧振器地感抗斜率非常大,相當(dāng)于品質(zhì)因數(shù)Q值高達(dá)幾千以上地電感元件。石英晶體在電路一般不側(cè)作為電容元件使用,由于容曲地特曲線變化緩慢,無法起到穩(wěn)頻作用。而利用fs與fp之間地感區(qū)域,讓石英晶體正常工作時(shí)處于感,其高Q能可在振蕩電路起到很強(qiáng)地穩(wěn)頻作用,對(duì)提高電路地穩(wěn)定與精確度起到至關(guān)重要地作用。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——等效電路由石英晶體地電抗特可知,它內(nèi)部相當(dāng)于具有一定地電感,電容以及電阻,在整個(gè)頻率軸上存在一個(gè)串聯(lián)諧振頻率fs與一個(gè)并聯(lián)諧振頻率fp,因此可用RLC串聯(lián)與C零并聯(lián)地等效圖來表示它地內(nèi)部特。由于電路對(duì)頻率穩(wěn)定度地要求,石英晶體一般不作為電容使用,因此在應(yīng)用電路,石英晶體一般等效為一個(gè)大電感。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——并聯(lián)型振蕩電路石英晶體振蕩器在并聯(lián)諧振電路等效為一個(gè)大電感,它與C一,C二組成電容三點(diǎn)式振蕩器,使并諧電路地頻率穩(wěn)定度可高達(dá)一零－八,而一般地LC諧振電路地穩(wěn)定度最高也只能達(dá)到一零－五。電路地諧振頻率等于石英晶體地并聯(lián)諧振頻率。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——串聯(lián)諧振電路

只有在石英晶體呈純電阻,即產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí),反饋電壓才與輸入電壓同相,電路才滿足正弦波振蕩地相位衡條件,此時(shí),電路地頻率等于石英晶體地串聯(lián)諧振頻率fs。在串聯(lián)諧振電路石英晶體做一根短接線使用。串聯(lián)型石英晶體振蕩電路地頻率穩(wěn)定度可高達(dá)一零－一零。圖示為串聯(lián)型石英晶體振蕩電路,第一級(jí)為射基本放大電路,第二級(jí)為集電極放大電路。反饋通道由可變電阻Rf與石英晶體串聯(lián)構(gòu)成。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——地類型特點(diǎn)普通型不采用任何補(bǔ)償措施,價(jià)格低廉,通常用作微處理器地時(shí)鐘器件。封裝尺寸范圍從二一×一四×六mm及五×三.二×一.五mm。壓控型精度一零-六～一零-五量級(jí),頻率范圍一~三零MHz。低容差振蕩器地頻率穩(wěn)定度是±五零ppm。通常用于鎖相環(huán)路。封裝尺寸一四×一零×三mm。溫補(bǔ)型封裝尺寸從三零×三零×一五mm至一一.四×九.六×三.九mm。通常用于手持電話,蜂窩電話,雙向無線通信設(shè)備等。溫控型頻率精度是一零-一零至一零-八量級(jí),對(duì)某些特殊應(yīng)用甚至達(dá)到更高。頻率穩(wěn)定度在四種類型振蕩器最高。2024/4/6八.三.四石英晶體振蕩器——主要技術(shù)參數(shù)Fastandeffectivecreationofyourpresentation負(fù)載電容頻率精度頻率穩(wěn)定度注:ppm是百萬分之幾地表示高檔設(shè)備還需要有一定地頻率精度,頻率精度從一零-四量級(jí)到一零-一零量級(jí)不等。高檔設(shè)備也需要有一定地頻率穩(wěn)定度,穩(wěn)定度從±一至±一零零ppm不等。指晶振地兩條引線連接IC塊內(nèi)部及外部所有有效電容之與,可看作晶振片在電路串接電容。2024/4/6試述自激振蕩地條件。RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)在什么條件下具有選頻作用