模拟电子技术波形的发生和信号的转换.pptx

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1、波形的发生和信号的转换波形的发生和信号的转换 本章中电压比较器是集成运放的基本应用，本章中电压比较器是集成运放的基本应用，是课程的重点；集成运放应用电路的分析方法是课程的重点；集成运放应用电路的分析方法是需掌握的内容。是需掌握的内容。一、电压比较器一、电压比较器二、非正弦波发生电路的工作原理、波形分析二、非正弦波发生电路的工作原理、波形分析和主要参数的分析方法和主要参数的分析方法三、正弦波振荡电路的组成、种类和分析方法三、正弦波振荡电路的组成、种类和分析方法四、波形变换的方法四、波形变换的方法五、几种信号转换电路五、几种信号转换电路电压比较器电压比较器一、概述一、概述1.电压比较器的功能：比较

2、电压的大小。电压比较器的功能：比较电压的大小。广泛用于各种报警电路。广泛用于各种报警电路。输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结果，输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电平两种情况。只有高电平和低电平两种情况。使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。2.电压比较器的描述方法电压比较器的描述方法:电压传输特性电压传输特性 uOf(uI)电压传输特性的三个要素：电压传输特性的三个要素：1)输出高电平输出高电平UOH和输出低电平和输出低电平UOL2)阈值电压阈值电压UT3)输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向输入电压过阈值电压

3、时输出电压跃变的方向3.3.几种常用的电压比较器几种常用的电压比较器1)单限比较器：只有一个阈值电压单限比较器：只有一个阈值电压2)滞回比较器：滞回比较器：输入电压的变化方向不同，阈值输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。输出电压只跃变一次。3)窗口比较器：窗口比较器：有两个阈值电压，输入电压单调有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。变化时输出电压跃变两次。4.4.集成运放的非线性工作区集成运放的非线性工作区电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反响电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反响集成运放工作在非线性

4、区的特点集成运放工作在非线性区的特点1)净输入电流为净输入电流为02)uP uN时，时，uOUOM；uP 0 时时 uO UOM，uI 0 时时 uO UOM。集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入端，需加输入端限幅电路。放的输入端，需加输入端限幅电路。集成运放的净输入集成运放的净输入电压最大值为电压最大值为UD输出限幅电路输出限幅电路 为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。UOH UZ1 UD2 UOL(UZ2 UD1)uO UZ1)保护输入端保护输入端2)加速集成运加速集成运

5、放状态的转换放状态的转换UOH UOL UZUOH UZ UOL UD 不可缺少！不可缺少！电压比较器的分析方法：电压比较器的分析方法：1.1.写出写出 uP、uN的表达式，令的表达式，令uP uN，求解出的求解出的 uI即为即为UT；2.2.根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；3.3.根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定端决定u uO O的跃变方向。的跃变方向。2.2.一般单限比较器一般单限比较器1)假设要假设要UTR52.复位式复位式正弦波振荡电路正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成一、

6、正弦波振荡的条件和电路的组成1、正弦波振荡的条件、正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。与负反响放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电与负反响放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反响，且振荡频率可控。路中引入的是正反响，且振荡频率可控。在电扰动下，对在电扰动下，对于某一特定频率于某一特定频率f0的的信号形成正反响：信号形成正反响：到达动态平衡。到达动态平衡。引入正反馈引入正反馈2.2.起振与稳幅：非线性环节的作用起振与稳幅：非线性环节的作用 为了在通电后为了在通电后f=f0的输出信号有一个从小的输出信号有一个从小到

7、大的过程，起振条件为：到大的过程，起振条件为：稳定的稳定的振幅振幅能振吗？能振吗？3.3.基本组成局部基本组成局部1)放大电路：放大作用放大电路：放大作用2)正反响网络：满足相位条件正反响网络：满足相位条件3)选频网络：确定选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡保证电路产生正弦波振荡4)非线性环节（稳幅环节）：稳幅非线性环节（稳幅环节）：稳幅合二而一4.4.分析方法分析方法 1)是否存在主要组成局部；是否存在主要组成局部；2)放大电路能否正常工作，即是否有适宜的放大电路能否正常工作，即是否有适宜的Q点，信号是否可点，信号是否可能正常传递；能正常传递；3)是否满足相位条件，即是否存在是否满足

8、相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡，是否可能振荡；4)是否满足幅值条件，即是否一定振荡。是否满足幅值条件，即是否一定振荡。相位条件的判断方法：相位条件的判断方法：瞬时极性法：瞬时极性法：断开反响，在断开处给放大电路加断开反响，在断开处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui，且规且规定其极性，然后根据定其极性，然后根据 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf的极性的极性假设假设Uf与与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。不可能产生自激振荡。5.5.分类分类常用选频网络所用元件分类。常用选频网络所用元件分类。1)RC正弦

9、波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百kHz以下以下2)LC正弦波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百kHz几百几百MHz3)石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定二、二、RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.RC串并联选频网络串并联选频网络低频段低频段高频段高频段在频率从在频率从0中必有一个频率中必有一个频率f0，F0o。RC串并联选频网络的频率响应串并联选频网络的频率响应1)是否可用共射放大电路？2)是否可用共集放大电路？3)是否可用共基放大电路？4)是否可用两级共射放大电路？2.2.电路组成电路组成3.3.RC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）桥式正弦波振荡

10、电路（文氏桥振荡器）用同相比例运算电路作放大电路。用同相比例运算电路作放大电路。因同相比例运算电路有非常好的因同相比例运算电路有非常好的线性度，故线性度，故R或或Rf可用热敏电阻，或可用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。加二极管作为非线性环节。改变电容以粗调，改变电位器滑动端以微调。改变电容以粗调，改变电位器滑动端以微调。加稳压管可以限制输出电压的峰加稳压管可以限制输出电压的峰-峰值。峰值。文氏桥振荡文氏桥振荡器的特点？器的特点？同轴同轴电位器电位器三、三、LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.LC并联并联网络的选频特性网络的选频特性 在在ff0时，电容和电感中电流各约为多时，电容和电感中电

11、流各约为多少？网络的电阻为多少？少？网络的电阻为多少？LC串联网络的选频特性？串联网络的选频特性？反馈网络 构成正弦构成正弦波振荡电路最波振荡电路最简单的做法是简单的做法是通过变压器引通过变压器引入反响。入反响。附加相移附加相移LC选频放大电路选频放大电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 当当f=f0时，电压放时，电压放大倍数的数大倍数的数值最大，且值最大，且附加相移为附加相移为0。2.2.变压器反响式变压器反响式3.电感反响式电感反响式反响电压取自哪个线圈？反响电压取自哪个线圈？反响电压的极性？反响电压的极性？C1是必要的吗？是必要的吗？特点：特点：易振，波形较好；耦合不紧易振，波形较好；耦合不

12、紧密，损耗大，频率稳定性不高。密，损耗大，频率稳定性不高。必要吗必要吗？必须有适宜的同名端必须有适宜的同名端3.3.电感反响式电感反响式 电感的三个抽头分别接晶体管的电感的三个抽头分别接晶体管的三个极，故称之为电感三点式电路。三个极，故称之为电感三点式电路。特点：特点：耦合紧密，易振，振幅大，耦合紧密，易振，振幅大，C用可调电容可获得较宽用可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差，常含有高次谐波。范围的振荡频率。波形较差，常含有高次谐波。4 4、电容反响式（电容三点式）电容反响式（电容三点式）假设要振荡频率高，则假设要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容的取值就要小。当电容减小到

13、一定程度，晶体管的极间电容将并联在减小到一定程度，晶体管的极间电容将并联在C1和和C2上，影上，影响振荡频率。响振荡频率。特点：特点：波形好，振荡频率调整范围小，适用于频率固定波形好，振荡频率调整范围小，适用于频率固定的场合。的场合。必要吗？必要吗？四、石英晶体正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路1.石英晶体的特点石英晶体的特点SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。结晶体按一定方向切割的晶片。压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。容性容性感性感性阻性阻性 一般一般LC选频

14、网络的选频网络的Q为几百，石英晶体的为几百，石英晶体的Q可达可达104106；前者；前者f/f为为105，后者可达，后者可达10101011。四、石英晶体正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路2.电路电路1)石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？2)2)是哪种典型的正弦波振是哪种典型的正弦波振荡电路？荡电路？1)石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？2)2)两级放大电路分别为哪两级放大电路分别为哪种基本接法？种基本接法？3)3)C1的作用？的作用？并联型电路并联型电路串联型电路串联型电路读图一读图一：图示电路中放大电路是哪种基本接法：图示电路中放大电路是哪种基本接法？同名端？同名

15、端？能产生正弦能产生正弦波振荡吗？波振荡吗？本卷须知：本卷须知：1、断开反响，在断开处加、断开反响，在断开处加 f=f0的输入电压；的输入电压；2、找出在哪个元件上获得反响电压，是否能取代输入电压。、找出在哪个元件上获得反响电压，是否能取代输入电压。假设断开假设断开Cb，对电路有何影响，对电路有何影响？读图二：读图二：判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？RC移项式电路移项式电路RC双双T选频网络选频网络1.这是几级这是几级RC电路？电路？C3与哪与哪个个R组成一级组成一级RC电路？电路？2.1级移相电路能产生正弦波级移相电路能产生正弦波振荡吗？振荡吗？2级呢

16、？级呢？4级呢？级呢？正反响正反响网络网络选频网络选频网络振荡器分类：振荡器分类：一、按振荡波形分：正弦振荡器一、按振荡波形分：正弦振荡器 非正弦振器非正弦振器 二、按频率分：高频振荡器二、按频率分：高频振荡器 低频振荡器低频振荡器 三、按振荡原理分：反响型振荡器三、按振荡原理分：反响型振荡器 负阻型振器负阻型振器 四、按选频回路分：四、按选频回路分：LC振荡器振荡器 RC振荡器振荡器对振荡器性能的要求：对振荡器性能的要求：1振荡频率和频率稳定度振荡频率和频率稳定度2振荡幅度和振荡稳定度振荡幅度和振荡稳定度3波形纯度好波形纯度好振荡器的组成（三局部）：振荡器的组成（三局部）：1操作能量转换的有源器件操作能量转换的有源器件2具有正反响的选频回路具有正反响的选频回路3稳幅的限幅电路（通常由稳幅的限幅电路（通常由有源器件本身完成）有源器件本身完成）图图4-2 反响振荡器方框图反响振荡器方框图谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH