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1、第九章 信号处理与信号产生电路,9.1 滤波电路的基本概念与分类,9.2 一阶有源滤波电路,9.3 高阶有源滤波电路,9.4 开关电容滤波器,9.5 正弦波振荡电路的振荡条件,9.6 RC正弦波振荡电路,9.7 LC正弦波振荡电路,9.8 非正弦信号产生电路,9.5.1 振荡条件,9.5.3 起振和稳幅,9.5.2 振荡电路基本组成,9.5 正弦波振荡电路的振荡条件,正反馈电路（注意与负反馈方框图的差别）,若,仍有稳定的输出,振荡条件：,幅值平衡条件,相位平衡条件（n为整数）,9.5.1 振荡条件,相位条件意味着振荡电路必须是正反馈振幅条件以通过调整放大电路放大倍数达到,（1）振幅条件：,（2
2、）相位条件：,振荡条件：,基本放大电路,9.5.2 基本组成部分,反馈网络,选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈网络合二为一。）,稳幅环节,起振条件,9.5.3 起振和稳幅,#振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？,电路器件内部噪声,当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。,噪声中，频谱分布很广，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。,稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从 回到,9.6 RC正弦波振荡电路,9.6.1 电路组成,9.6.2 选频网络的选频特性,9
3、.6.3 振荡电路工作原理,9.6.4 启振与稳幅措施,桥式正弦波振荡器（RC串并联正弦波振荡器）,双T网络正弦波振荡器,移相式正弦波振荡器,正弦波振荡电路分类：,基本放大电路,同相放大电路,反馈网络（兼做选频网络）,9.6.1 电路组成,稳幅环节（可由Rf或者R1热敏电阻构成，或者另加辅助电路）,反馈系数,9.6.2 RC串并联选频网络的选频特性,幅频响应,又,则,相频响应,当,幅频响应有最大值,相频响应,用瞬时极性法：正反馈,若满足振幅平衡条件,(+),(+),(+),(+),电路输出频率：,RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波,一.相位平衡条件检查,二.幅值平衡条
4、件,要求放大电路电压增益,9.6.3振荡电路工作原理,幅值平衡条件,相位平衡条件,采用非线性元件,9.6.4 起振与稳幅措施,热敏元件,热敏电阻,起振时，,即,热敏电阻的作用,利用二极管非线性(P474),起振时输出vo较小,二极管D1、D2截止,振荡继续vo增加D1或D2导通,稳幅原理,例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？,AF=1，,A=3,=210=20k,=1592 Hz,起振条件：,电子琴的振荡电路（了解）：,可调,（1）检查电路组成（放大、反馈、选频和稳幅基本部分）；,（2）检查放大电路能否实现不失真放大；,（3）判断电路是否满足振荡相
5、位平衡条件（电路是否构成正反馈）；,（4）判断幅值条件是否满足；,（5）估算振荡频率；,正弦波振荡电路分析方法和步骤：,9.8 非正弦信号产生电路,9.8.1 电压比较器,9.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器,9.8.2 方波产生电路,开环电压放大倍数 A V0=差模输入电阻 R id=输出电阻 R 0=0,理想运算放大器：,电路引入负反馈！,线性区：uo=Auo(uPuN),uPuN,一、理想运放工作在线性区,9.8.1 电压比较器,条件,二、理想运放工作在非线性工作区,电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈,运放工作在非线性状态的分析方法：若UpUn 则UO=+UOM；若UpUn 则U
6、O=-UOM。虚断（运放输入端电流=0）注意：此时不能用虚短！,三.单门限电压比较器,特点：,当vi vREF时,vo=+vom,当vi vREF时,vo=-vom,门限电压vREF,输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。,过零比较器:VREF=0V,输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。,电压传输特性,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级，防止比较器进入深饱和，提高比较器速度，需加输入端限幅电路。,二极管限幅电路使净输入电压最大值为UD,输入限幅电路,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。,UOH UZ1 UD2 UOL(UZ2 UD1),UO
7、H UOL UZ,单门限电压比较器特点：,电路简单，灵敏度高。,反相输入单门限电压比较器加入受干扰输入信号时的输出波形,抗干扰能力差！,如何提高抗干扰能力？（门限电压单一）,四.双门限电压比较器迟滞比较器,为克服单门限电压比较器抗干扰能力差的缺点，在比较器电路中引入了正反馈，门限电压将由参考电压和输出饱和电压共同决定，构成了抗干扰能力较强的双门限电压比较器迟滞比较器。,利用叠加定理可得门限电压：,总结:门限电压受到Vo的影响不再唯一,例:设输入为正弦波,画出输出的波形。,例:图示电路的上下门限电压UT=3V,稳压管的稳定电压UZ=9V,输入电压波形如图所示,试画出输出电压的波形.,解:先画出电
8、压传输特性,抗干扰能力强,1.电路结构,9.8.2 方波产生电路,迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的输入端。,上下限:,传输特性,2.工作原理：,(1)设 uo=+UOm,此时，输出给C 充电,uc,则：uT+有效,一旦 uc UT+,就 uN uP,在 uc UT+时，,uN uP,uo 立即由UOm跳变成UOm,设uC初始值uC(0+)=0,uo保持+UOm不变,此时，C 经输出端放电,(2)当uo=-UOm 时，,uT-_有效,uc达到UT-时，uo跳变,当uo 重新回到UOM 以后，电路又进入另一个周期性的变化。,周期与频率的计算：,f=1/T,占空比可调的矩形波发生电路,9
9、.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器,组成：迟滞比较器，积分器,1 三角波发生器,9.8.3 三角波发生器与锯齿波发生器,1 三角波发生器,2 锯齿波发生器,T1：波形线性变化T2：时间短原理：利用三角波发生器原理，使充、放电时间常数不同。可通过改变充放电通路及参数来实现。,vO1：矩形波vO：锯齿波,本章小结,1自激振荡可以使反馈放大器工作不稳定，但我们可以利用产生自激振荡的条件去构成正反馈电路，以产生正弦波振荡。正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成。2正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊类型的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。3比较器是一种能够比较两个模拟量大小的电路。由于集成运放的开环电压增益很高，所以，当集成运放工作在开环状态时，可以作为比较器使用。这时，运放工作在非线性状态，其输出电压仅为正负饱和值，输入信号“虚短”的概念也不再成立。迟滞比较器具有回差特性，在信号处理电路中得到了广泛应用。4在方波、锯齿波和三角波等非正弦波信号发生器中，运放一般工作在非线性状态。电路是由积分器、反馈网络、和比较器等环节组成，属于一种弛张振荡电路。这一类电路也得到了广泛的应用。,9.8.1,第九章 信号处理与信号产生电路,
