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1、第八章 波形的发生和信号的转换,8.1 正弦波振荡电路,8.2 电压比较器,8.3 非正弦波发生电路,8.4 信号的转换,1,8.1 正弦波振荡电路,一、正弦波振荡的条件和电路的组成,二、RC正弦波振荡电路,三、LC正弦波振荡电路,四、石英晶体正弦波振荡电路,2,1.正弦波振荡的条件,一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即,起振条件：,要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电时对于f=f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。,3,2.起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。,很多种频率,4,频率逐渐变为单一,5,振
2、幅越来越大,6,趋于稳幅,7,2.起振与稳幅,电路如何从起振到稳幅？,8,3.基本组成部分,1)放大电路：放大作用2)正反馈网络：满足相位条件3)选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡4)非线性环节（稳幅环节）：稳幅,1)是否存在主要组成部分；2)放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路；3)是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡；4)是否满足幅值条件，即是否一定振荡。,常合二为一,4、分析方法,9,二、RC 正弦波振荡电路,1.RC串并联选频网络,10,RC串并联选频网络的频率响应,当 f=f0时，不但=0，且 最大，为1/3。,11,3
3、.RC 桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）,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线性度，故 R 或 Rf 用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。,12,频率可调的文氏桥振荡器,同轴电位器,13,8.2 电压比较器,一、概述,二、单限比较器,三、滞回比较器,四、窗口比较器,五、集成电压比较器,14,3.几种常用的电压比较器,（1）单限比较器：只有一个阈值电压,（3）窗口比较器：有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。,（2）滞回比较器：具有滞回特性 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输出电压只跃变一次。,回差电压：,15,4、集成运放
4、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馈,理想运放工作在非线性区的特点：,1)净输入电流为02)uP uN时，uOUOM uP uN时，uOUOM,无源网络,16,二、单限比较器,（1）UT0（2）UOH UOM，UOL UOM（3）uI 0 时 uO UOM;uI 0 时 uO UOM,集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入级，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,1.过零比较器,必要吗？,17,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),UOH UOL UZ,不可缺少
5、！,18,输出限幅电路,uO UZ,（1）保护输入端（2）加速集成运放状态的转换,19,2.一般单限比较器,（1）若要UT 0，则应如何修改电路？（2）若要改变曲线跃变方向，则应如 何修改电路？（3）若要改变UOL、UOH呢？,作用于反相输入端,20,三、滞回比较器,1.阈值电压,21,2.工作原理及电压传输特性,设uIUT，则 uN uP，uO+UZ。此时uP+UT，增大 uI，直至+UT，再增大，uO才从+UZ跃变为 UZ。,设 uI+UT，则 uN uP，uOUZ。此时uP UT，减小 uI，直至UT，再减小，uO才从UZ跃变为+UZ。,22,1.若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修
6、改电路？,讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性,2.若要电压传输特性曲线上下移动，则应如何修改电路？,3.若要改变输入电压过 阈值电压时输出电压的 跃变方向，则应如何修 改电路？,改变输出限幅电路,向左右移多少？,23,四、窗口比较器,当uIURH时，uO1=uO2=UOM，D1导通，D2截止；uO=UZ。,当uIURL时，uO2=uO1=UOM，D2导通，D1截止；uO=UZ。,当URLuI URH时，uO1=uO2=UOM，D1、D2均截止；uO=0。,24,8.3 非正弦波发生电路,一、常见的非正弦波,二、矩形波发生电路,三、三角波发生电路,四、锯齿波发生电路,五、波形变换电路,25
7、,一、常见的非正弦波,矩形波,三角波,锯齿波,尖顶波,阶梯波,矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。通过什么电路可将矩形波变为其它几种波形？,26,二、矩形波发生电路,输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。,1.基本组成部分（1）开关电路：因为输出只有高电平和低电平两种情况，即两个暂态；故采用电压比较器。（2）反馈网络：因需自控，在输出为某一暂态时孕育翻转成另一暂态的条件，故应引入反馈。（3）延迟环节：要使两个暂态均维持一定的时间，故采用RC环节实现，从而决定振荡频率。,27,2.电路组成,正向充电：uO（+UZ）RC地,反向充电：地C R
8、uO（UZ）,RC 回路,滞回比较器,28,3.工作原理：分析方法,方法一：设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻转为另一暂态，并能再回到原暂态。方法二：电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无稳态。,设合闸通电时电容上电压为0，uO上升，则产生正反馈过程：uO uP uO，直至 uOUZ，uP+UT，为第一暂态。,29,3.工作原理：,电容正向充电，t uN，t，uN UZ；但当uN+UT时，再增大，uO从+UZ跃变为UZ，uPUT，电路进入第二暂态。,电容反向充电，t uN，t，uN UZ；但当uN UT时，再减小，uO从 UZ跃变为+UZ，uP+UT，电路返回第一暂态。,第一暂态：uOUZ，uP+UT。,30,脉冲宽度,4.波形分析,31,
