模电课件-第9章波形的发生与变换电路-.ppt

1、33 MHzAnalog Electronics第第9章章 波形的发生和变换电路波形的发生和变换电路9.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.1.1 概述概述信号发生器：信号发生器：振荡波形：振荡波形：33 MHzAnalog Electronics1FA1FAFAAF=a+f=2n fiaXXX时时当当 fiXXaX 0100 XXXXXXfaaf振荡条件振荡条件1 faFAFA 幅度平衡条件幅度平衡条件 1 1、产生正弦波振荡的条件、产生正弦波振荡的条件 相位平衡条件相位平衡条件n=0,1,233 MHzAnalog Electronics|AF|1|AF|=1选频网络选频网络。选频网络选频

2、网络可设在可设在 中或中或 中。中。FA。33 MHzAnalog Electronics2、正弦波振荡电路的组成及各部分的作用正弦波振荡电路的组成及各部分的作用（1）放大电路 没有放大，不可能产生振荡。要保证电路具有放大功能（2）反馈网络 形成正反馈，以满足相位平衡条件（3）选频网络 以产生单一频率的正弦波(RC、LC)（4）稳幅电路 以保证输出端得到不失真的正弦波，使振荡稳定3、正弦波振荡电路的分类、正弦波振荡电路的分类33 MHzAnalog Electronics4、判断电路是否为正弦波振荡电路的方法和步骤、判断电路是否为正弦波振荡电路的方法和步骤a.检查电路的组成部分c.将电路在放大

3、器反馈端断开，利用瞬时极性法 判断电路是否满足相位平衡条件 b.检查放大电路是否正常工作d.分析是否满足振荡产生的幅度条件。一般AF应略大于133 MHzAnalog Electronics9.1.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路电路的构成电路的构成 RC 串并联网络是串并联网络是正反馈网络，正反馈网络，Rf 和和R1为为负反馈网络。负反馈网络。RC串并联网络与串并联网络与Rf、R1负反馈支路正好构成一个桥负反馈支路正好构成一个桥路，称为路，称为桥式桥式。33 MHzAnalog Electronics212ofZZZVVFVRRCjCjRR1/1RCRCj131RCjRCjRRCjR1/

4、)/1(1/）（令0=1/RC0031jFV)j/1(1CRZ )j/1/(2CRZRCRj1 1 1、RC串并联网络的频率特性串并联网络的频率特性33 MHzAnalog Electronics0031jFV=0=1/RC或或 f=f0=1/(2RC)FVmax=1/30fRC串并联网络的频率特性曲线串并联网络的频率特性曲线 当 f=f0 时的反馈系数 FVmax=1/3，此时的相角 f=0。改变RC可调节谐振频率。33 MHzAnalog Electronics311u RRAF 考虑到起振条件考虑到起振条件 AuF 1,一般应选取一般应选取 RF 略大于略大于2R1。如果这个比值取得过大

5、，会引起振荡波形严重非线性失如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重非线性失真。真。311u RRAF2.2.振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定33 MHzAnalog Electronics3.振荡频率与振荡波形振荡频率与振荡波形 因为因为 A=0，而仅在而仅在 f 0处处 F=0，满足相位平衡条件，满足相位平衡条件，所以振荡频率所以振荡频率 f 0=1 2 RC。改变改变R、C可改变振荡频率可改变振荡频率RC振荡电路的振荡频率一般在振荡电路的振荡频率一般在1MHz以下。以下。振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率为单一频率振荡频率为单一频率 f 0，故，故振荡波形是

6、正弦波振荡波形是正弦波33 MHzAnalog Electronics 振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻R1实现的。实现的。R1是正温是正温度系数热敏电阻，当输出电压升高，度系数热敏电阻，当输出电压升高，R1上所加的电压升高，上所加的电压升高，即温度升高，即温度升高，R1的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。反之输出幅度增加。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系数，应放置在若热敏电阻是负温度系数，应放置在Rf 的位置。的位置。33 MHzAnalog ElectronicsRCf21o 33 MHzAnalog Electro

7、nics.试分析试分析D1、D2自动稳幅原理；自动稳幅原理；.估算输出电压估算输出电压V0m；(VD=0.6V).若若R2短路时，试画出短路时，试画出V0的的波形；波形；.若若R2开路时，试画出开路时，试画出V0的的波形；波形；.稳幅原理稳幅原理 当当v v0 0幅值很小时，幅值很小时，D1、D2接近接近开路，开路，R3=2.7k。3.3/1132RRRRAV 当当v v0 0幅值较大时幅值较大时，D1或或D2导通，导通，R3减减小，小，AV下降。下降。33 MHzAnalog Electronics.估算输出电压估算输出电压V V0m0m(设设V VD D=0.6V)=0.6V)31.5/1

8、.51.93kkRkAV稳幅时：kR1.13IkI1.1V6.0kkkVIm1.91.51.101kkVm1.1V6.03.150V35.81II I133 MHzAnalog Electronics.若若R R2 2短路时短路时(4).若若R2开路时，输出电压开路时，输出电压V0的的波形波形AVR5TUTUZUZUZ32TURRUZI213121UuCRRRTf单位时间内脉冲个数表示电压单位时间内脉冲个数表示电压的数值，故实现的数值，故实现A/D转换转换TI1T1I1T11UTuCRUTuCRU若若uI0，则电路作何改动？则电路作何改动？9.2.4 压控振荡器33 MHzAnalog Ele

9、ctronics9.3 波形变换电路周期性变化的信号方波三角波比较器积分器微分器锯齿波正弦波精密整流33 MHzAnalog Electronics9.3.1 三角波-锯齿波变换电路三角波上升的半个周期中,方波为负,使T夹断,这时 vo=vi三角波下降的半个周期中,方波为正,使T工作在可变电阻区,与其他电阻相比其阻值可忽略。这时 vo=-viARf=RR2=1/2RR1=R1/2R1/2R100KR20PDT33 MHzAnalog Electronics+15V-15VRfR19.3.2 三角波-正弦波变换电路33 MHzAnalog Electronics为什么一般的整流电路不能作为精密的

10、信号处理电路？为什么一般的整流电路不能作为精密的信号处理电路？若若uImaxUon，则，则uO仅在大于仅在大于Uon近似为近似为uI，失真。失真。精密整流电路是信号处理电路，不是电源中精密整流电路是信号处理电路，不是电源中AC-DC的能量的能量转换电路；实现微小信号的整流。转换电路；实现微小信号的整流。9.3.3 精密整流电路33 MHzAnalog Electronics设设RRf。导通，截止，时，IO21OIDD00uuuu。导通，截止，时，0DD00O12OIuuu 对于将二极管和晶体管作电子开关对于将二极管和晶体管作电子开关的集成运放应用电路，在分析电路时，的集成运放应用电路，在分析电

11、路时，首先应判断管子相当于开关闭合还是首先应判断管子相当于开关闭合还是断开，它们的状态往往决定于输入信断开，它们的状态往往决定于输入信号或输出信号的极性。号或输出信号的极性。精密整流电路的组成半波整流，若加半波整流，若加uI的负半周，则实现全波整流的负半周，则实现全波整流0Iu0Iu33 MHzAnalog Electronics全波精密整流电路)0(0)0(2IO1IIO1uuuuuIO1Ouuu。时，IOI0uuu。时，IOI0uuuIOuu 二倍频三角波二倍频三角波绝对值运算电路绝对值运算电路33 MHzAnalog Electronicsuot-+R2R1+R4CuoR+R3改变三角波

12、发生器中改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为数，使放电的时间常数为0，即把三角波发生器转换成即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。了锯齿波发生器。couuuct7.3 锯齿波发生器33 MHzAnalog Electronics-+R2R1+R4CuoR+R3ZTZURRtURC2102d1212RRCRT 33 MHzAnalog ElectronicsZHURRU21ZLURRU21|ui|UZ+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2couu把把锯齿波发生器积分电路的充电电压由锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为变为ui，则

13、锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出则锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出uo的的频率由输入电压频率由输入电压ui的大小决定。的大小决定。7.4 压频转换33 MHzAnalog Electronics设设 uo1=+UZ，则，则D2截止，截止，D1导通，导通，ui 给电容给电容C充电，充电，uo下降，当下降，当uo下降下降到到U+L时时uo1翻转到翻转到-UZ，这时，这时，D1截止，截止，D2导通，电容导通，电容C快速放快速放电，电，uo上升，当上升，当uo上升到上升到U+H时时uo1翻转到翻转到+UZ。如此周期变化。如此周期变化。uo为锯齿波。为锯齿波。工作原理：工作原理：+R2R1u

14、i-+R3CuoRA1A2uo1D1D2uccouutucUHULuotULUH33 MHzAnalog Electronics+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2由由电路的工作情况可知：电路的工作情况可知：改变电压改变电压uiuo的频率变化的频率变化充电电压变化充电电压变化因此，称该电路为因此，称该电路为压频转换电路压频转换电路。tucUHUL充电时间变化充电时间变化33 MHzAnalog Electronics由由工作原理可知，工作原理可知，uo在在U+L、U+H之间变化：之间变化：TuRCURRiZ1221iZuURCRRT212ZiUuRRRCf1221+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2ZURR21ZURR21