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电子技术. 模拟电路部分. 第七章 波形发生电路. 第七章 波形发生电路. §7.1 方波发生器 §7.2 三角波发生器 §7.3 锯齿波发生器 §7.4 压频转换 §7.5 正弦波发生器. §7.1 方波发生器. u c. R. –. +. C. －. +. u o. +. R 1. R 2. 一、电路结构. 下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。. 上下门限电压：. u c. U +H. u c. R. –. +. t. C. 0. －. +. u o. +.

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Presentation Transcript

  1. 电子技术 模拟电路部分 第七章 波形发生电路

  2. 第七章 波形发生电路 §7.1 方波发生器 §7.2 三角波发生器 §7.3 锯齿波发生器 §7.4 压频转换 §7.5 正弦波发生器

  3. §7.1 方波发生器 uc R – + C － + uo + R1 R2 一、电路结构 下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。 上下门限电压：

  4. uc U+H uc R – + t C 0 － + uo + R1 uo R2 UOM t 0 -UOM 二、工作原理 1. 设 uo=+ UOM 则：u+=UH 此时，输出给C 充电! uo 保持 + UOM不变； 在 uc < UH时， u- < u+ , 一旦 uc > UH, 就有 u- > u+ , uo立即由＋UOM变成－UOM

  5. uc R – + C － + uo + uc R1 UH t R2 UL u+=UL 2. 当uo=-UOM 时， 此时，C经输出端放电。 uc降到UL时，uo上翻。 当uo重新回到＋UOM以后，电路又进入另一个 周期性的变化。

  6. uc uc R – + UH C － t + uo + UL R1 uo R2 UOM t 0 - UOM T 0 输出波形：

  7. uc R – + C － + uo + R1 R2 方波发生器各部分的作用： RC电路：起反馈和延迟作用，获得一定的频率。 下行迟滞比较器：起开关作用，实现高低电平的转换。

  8. uc UH t 0 UL T2 T1 三、周期与频率的计算 uc上升阶段表示式: uc下降阶段表示式: f=1/T

  9. uc R – + uc R C – + － + C uo + － R1 uo + + R1 UZ R2 R2 方波发生器电路的改进：

  10. a D1 uc RW b D2 c - + C － + uo + R1 R2 思考题：点 b 是电位器 RW的中点，点 a和点 c是 b 的上方和下方的某点 。试定性画出点电位器可动端分别处于a、b、c三点时的 uo - uc相对应的波形图。

  11. §7.2 三角波发生器 uc R + C C － + uo R + - + R1 + R2 R2 反向积分电路 方波发生器 电路一：方波发生器  矩形波积分电路三角波 此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。

  12. uc R + C C uo1 uo － R + - + + + R1 R2 R2 uo1 Uom t 0 -Uom uo 三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期T和参数R、C决定。

  13. C uo1 R01 R － uo + － + + A1 + A2 R02 R1 R2 电路二：电路一的改型 反向积分电路 上行迟滞比较器 特点：由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成，迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入。

  14. uo Uom R uo － + UH UL + ui ui 0 R1 R2 -Uom 上下门限电压： 回顾: 上行的迟滞比较器

  15. C R ui - uo + + R2 uo ui=-U +Uom t 0 -Uom ui=+U 回顾: 反相积分器

  16. uo1 ＋UOM t C 0 uo1 －UOM R01 R － uo + uo － + + A1 + A2 UH R02 t R1 R2 0 UL

  17. T1 T2 uo C uo1 R01 UH R － uo t + － + + A1 UL + A2 R02 T R1 R2 周期和频率的计算：

  18. C uo1 +E R01 R － uo RW + － + + A1 + A2 R02 -E R1 R2 电路三：是电路二的改型电路 调整电位器 RW 可以使三角波上下移动。即给纯交流的三角波叠加了一个直流分量。

  19. uo t T1 T2 R – + C R´ － + - + + + uo R2 R1 R2 电路四：是电路二的改进电路 T1时间段，电容 C 通过 R´放电 T2时间段，电容 C 通过 R 充电 uo1被嵌位 于±Uz 充放电的 时间T1、T2可通过 R、R'调整。 当R'=0时，则为锯齿波发生器。

  20. §7.3 锯齿波发生器 R – + C R3 － + - + + + uo R4 R1 R2 uc uo t t 改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为0，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。

  21. R – + C R3 － + - + + + uo R4 R1 R2

  22. §7.4 压频转换 R D1 C ui uo1 D2 － uo + - A1 + A2 + + R3 R1 R2 把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为ui，则锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出uo的频率由输入电压ui的大小决定。 |ui |<UZ

  23. R D1 C ui uo1 D2 － uo + - A1 + A2 + + R3 R1 R2 uc UH t UL uo UH t UL uc 工作原理： 设 uo1=+UZ，则D2截止，D1导通， ui给电容C充电， uo下降，当uo下降到U+L时uo1翻转到-UZ，这时， D1截止，D2导通，电容C快速放电，uo上升，当uo上升到U+H时uo1翻转到+UZ。如此周期变化。 uo为锯齿波。

  24. R D1 C ui uo1 D2 － uo + - A1 + A2 + + R3 R1 R2 uc UH t UL 由电路的工作情况可知： 充电电压变化 充电时间变化 改变电压ui 因此，称该电路为压频转换电路。 uo的频率变化

  25. R D1 C ui uo1 D2 － uo + - A1 + A2 + + R3 R1 R2 由工作原理可知，uo在U+L、 U+H之间变化：

  26. §7.5 正弦波发生器 改成正反馈 §7.5.1 产生自激振荡的原理 + 基本放大 电路Ao – 反馈电路 F 只有正反馈电路才能产生自激振荡。

  27. + 基本放大 电路Ao + 反馈电路 F 则去掉 仍有信号输出。 基本放大 电路Ao 如果：  反馈电路 F 反馈信号代替了放大 电路的输入信号。

  28. + 基本放大 电路Ao – 反馈电路 F  自激振荡条件的推导

  29. 基本放大 电路Ao 反馈电路 F FAo=1 自激振荡的条件

  30. 如果： (1) 正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。 (2) 要获得非正弦自激振荡,反馈回路中必须有RC积分电路。例如：前面介绍的方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器等。 (3) 要获得正弦自激振荡,反馈回路中必须有选频电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：

  31. 自激振荡的条件： 因为： 所以，自激振荡条件也可以写成： （1）振幅条件： （2）相位条件： n是整数 相位条件意味着振荡电路必须是正反馈； 振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。

  32. 问题1：如何启振？ Uo是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。起振时Uo=0，达到稳定振荡时Uo=B。 放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。 选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，只要： |AF|>1，且A+ B =2n，即可起振。

  33. 问题2：如何稳幅？ 起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。 达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。 起振并能稳定振荡的条件： 具体方法将在后面具体电路中介绍。

  34. R1 C1 C2 R2 §7.5.2 RC振荡电路 一、选频电路 用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里只介绍文氏桥选频电路。

  35. R1 C1 C2 R2 时，相移为0。

  36. f fo +90 f –90 如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则： 传递函数： 幅频特性： 相频特性：

  37. R2  _  R uo + C + C R R1 二、用运放组成的RC振荡器 因为： 所以，要满足相位条件，只有在 fo处

  38. 半导体 热敏电阻 RT t   _  R uo + C + C R R1 uo Rt A t 能自行启动的电路（1） 起振时，RT略大于2R1，使|AF|>1，以便起振； 起振后，uo逐渐增大则RT逐渐减小，使得输出uo为某值时，|AF|=1，从而稳幅。

  39. D1 R21 R22 D2  _  R + C + C R1 能自行启动的电路（2） R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|>1，以便起振； 随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降到使|AF|=1，使得输出uo稳定在某值。

  40. R2 RF R1 R3 K  _  uo R + C R2 + R3 R1 C R K 通过调整R或/和C来调整频率。 输出频率的调整： K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。 C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。

  41. R28 R27 D1 RF2 R26 RF1 R1 R25 D1  R24 _  uo C R23 + + R22 R21 C R 电子琴的振荡电路电路：

  42. +UCC RF – – + + + + R1 RC2 R2 RC1 R – + – + + + C C1 C3 C2 T2 T1 C R R3 RE2 RE1 CE 三、用分立元件组成的RC振荡器 ube RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合适的参数则可产生振荡。

  43. §7.5.3 LC振荡电路 LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对 LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。 首先介绍一下 LC 选频网络。

  44. L C R 谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！

  45. +UCC C2 C1 C 例1： – + +  – + 正反馈 频率由LC谐振网络决定。

  46. +UCC C2 C1 C uC uL1 L1 uL2 L2 例2： 设uB  ube  uC  uL1 uL2 uB  uD  正反馈 频率由C 、L1 、L2谐振网络决定。 D

  47. +UCC A C i i + B C1 – L uL C2 – + 例3： 设uB  uC  uC1 uC1减小时， uC2如何变化？ 设L 、C1 、C2 组成的谐振网络中的电流为i ，则 uB  uC1 uC2 正反馈 频率由 L 、C1 、C2 组成的谐振网络决定。

  48. +UCC C1 A C2 C B E 例4： 设uB  ube  uC  + – uA  uC1 uE  ube  正反馈 频率由 L 、C1 、C2 组成的谐振网络决定。

  49. 电子技术 模拟电路部分 第七章 结束

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