波形發生電路.ppt

电子技术电子技术第七章第七章 波形发生电路波形发生电路模拟电路部分模拟电路部分1第七章第七章 波形发生电路波形发生电路§7.1 方波发生器方波发生器§7.2 三角波发生器三角波发生器§7.3 锯齿波发生器锯齿波发生器§7.4 压频转换压频转换§7.5 正弦波发生器正弦波发生器2一、电路结构一、电路结构上下门限电压：上下门限电压：下行的迟滞比较器，下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输出经积分电路再输入到此比较器的输入到此比较器的反相输入端反相输入端－－++RR1R2C+ucuo–§7.1 方波发生器方波发生器3二、工作原理二、工作原理1. 设设 uo = + UOM此时，输出给此时，输出给C 充电充电!则：则：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦一旦 uc > UH , 就有就有 u- > u+ ,在在 uc < UH 时，时， u- < u+ , uo 保持保持 + UOM 不变；不变；uo 立即由＋立即由＋UOM 变成－变成－UOM －－++RR1R2C+ucuo–4此时，此时，C 经输出端放电经输出端放电2. 当当uo = -UOM 时，时，u+=ULuc降到降到UL时，时，uo上翻上翻。

UHuctUL当当uo 重新回到重新回到＋＋UOM 以后，电路又进入另一个以后，电路又进入另一个周期性的变化周期性的变化－－++RR1R2C+ucuo–50UHuctULUOMuo0t- UOMT输出波形：输出波形：－－++RR1R2C+ucuo–6RC电路：电路：起反馈和延迟作用，获得一定的频率起反馈和延迟作用，获得一定的频率下行迟滞比较器：下行迟滞比较器：起开关作用，实现高低电平的起开关作用，实现高低电平的转换－－++RR1R2C+ucuo–方波发生器各部分的作用：方波发生器各部分的作用：7三、周期与频率的计算三、周期与频率的计算f=1/Tuc上升阶段表示式上升阶段表示式:uc下降阶段表示式下降阶段表示式:uc0UHtULT1T28方波发生器电路的改进：方波发生器电路的改进：－－++RR1R2C+ucuo–－－++RR1R2C+ucuo UZ–9思考题：思考题：点点 b 是电位器是电位器 RW 的中点，点的中点，点 a 和点和点 c 是是 b 的上方和下方的某点的上方和下方的某点 试定性画出试定性画出点电位器可动端分别处于点电位器可动端分别处于 a、、b、、c 三点三点时的时的 uo - uc 相对应的波形图。

相对应的波形图－－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc10反向积分电路反向积分电路方波发生器方波发生器电路一：电路一：方波发生器方波发生器  矩形波矩形波积分电路积分电路三角波三角波§7.2 三角波发生器三角波发生器－－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo此电路要求前后电路的时间常数配合此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和好，不能让积分器饱和11－－++RR1R2C+uc-++RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期期T和和参数参数R、、C决定0uo1tUom-Uom12电路二：电路二：电路一的改型电路一的改型－－++－－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向积分电路反向积分电路上行迟滞上行迟滞比较器比较器特点：特点：由由上行的迟滞比较器上行的迟滞比较器和和反相积分器反相积分器级联构成，级联构成，迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入，反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相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入13－－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的迟滞比较器上行的迟滞比较器回顾回顾:上下门限电压：上下门限电压：14回顾回顾:反相积分器反相积分器ui-++RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom15－－++－－++A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1t＋＋UOM－－UOMuotUHUL16周期和频率的计算：周期和频率的计算：tuoUHULT－－++－－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1T1T217电路三：电路三：是电路二的改型电路是电路二的改型电路调整电位器调整电位器 RW 可以使三角波上下移可以使三角波上下移动。

即给纯交流的三角波叠加了一个动即给纯交流的三角波叠加了一个直流分量直流分量E-ERW－－++－－++A1A2uouo1R02R01RCR2R118tuoT1T2-－－++R2R1++R´R2CuoR+–T1 时间段，电容时间段，电容 C 通过通过 R´ 放电放电T2 时间段，电容时间段，电容 C 通过通过 R 充电充电充放电充放电的的 时间时间T1、、T2可可通过通过 R、、R'调整当当R'=0时，则为锯齿波发生器时，则为锯齿波发生器电路四：电路四：是电路二的改进电路是电路二的改进电路uo1被嵌位被嵌位于于±Uz19§7.3 锯齿波发生器锯齿波发生器uot-－－++R2R1++R4CuoR+–R3改变三角波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，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器成了锯齿波发生器uct20-－－++R2R1++R4CuoR+–R321§7.4 压频转换压频转换 |ui |

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22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 ，，这这时，时， D1截止，截止，D2导通，电容导通，电容C快快速放电，速放电，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：－－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2uctucUHULuotULUH23－－++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24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：－－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D225§7.5.1 产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。

只有正反馈电路才能产生自激振荡基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F+ –§7.5 正弦波发生器正弦波发生器26如果：如果：则去掉则去掉仍有信号输出仍有信号输出基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号电路的输入信号基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F+ +27自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F+ –28FAo=1自激振荡的条件自激振荡的条件基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F29如果：如果：(1) 正反馈足够强正反馈足够强,输入信号为输入信号为 0 时仍有信号时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡输出，这就是产生了自激振荡2) 要获得非正弦自激振荡要获得非正弦自激振荡,反馈回路中必须有反馈回路中必须有RC积分电路例如：前面介绍的方波发生积分电路例如：前面介绍的方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器等器、三角波发生器、锯齿波发生器等3) 要获得正弦自激振荡要获得正弦自激振荡,反馈回路中必须有选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：频电路。

所以将放大倍数和反馈系数写成：30自激振荡的条件：自激振荡的条件：因为：因为：所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：（（1）振幅条件：）振幅条件：（（2）相位条件：）相位条件：n是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到可以通过调整放大电路的放大倍数达到31问题问题1：：如何启振？如何启振？Uo 是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅是要求输出的幅度起振时度起振时Uo=0，，达到稳定振荡时达到稳定振荡时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，其中也包括有解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量选频网络：选频网络：把把fo分量选出，把其他频率的分量衰分量选出，把其他频率的分量衰减掉这时，只要：减掉这时，只要：|AF|>1，，且且 A+  B =2n ，，即可起振即可起振32问题问题2：：如何稳幅？如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若时若|AF|仍大于仍大于1，则输出将会饱和失真。

则输出将会饱和失真达到需要的幅值后，将参数调整为达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，，即可稳幅即可稳幅具体方法将在后面具体电路中介绍具体方法将在后面具体电路中介绍起振并能稳定振荡的条件：起振并能稳定振荡的条件：33§7.5.2 RC振荡电路振荡电路用用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路，可选用的振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里选频网络有多种，这里只介绍只介绍文氏桥选频电路文氏桥选频电路R1C1R2C2一、选频电路一、选频电路34时，相移为时，相移为0 0R1C1R2C235如果：如果：R1=R2=R，，C1=C2=C，，则：则：传递函数：传递函数：相频特性：相频特性：幅频特性：幅频特性：fof+90 –90 f36二、用运放组成的二、用运放组成的RC振荡器振荡器所以，要满足相位所以，要满足相位条件，只有在条件，只有在 fo 处处因为：因为：uo_+ + R2RCRCR137能自行启动的电路（能自行启动的电路（1））uotRtA半导体半导体热敏电阻热敏电阻起振时，起振时，RT略大于略大于2R1，，使使|AF|>1，，以便起振；以便起振；_+ + RTRCRCR1t  uo起振后，起振后，uo逐渐增大逐渐增大则则RT逐渐减小，使得输出逐渐减小，使得输出uo为为某值时，某值时，|AF|=1，，从从而稳幅。

而稳幅38能自行启动的电路（能自行启动的电路（2））R22为一小电阻，为一小电阻，使使(R21+R22)略大略大于于2R1，，|AF|>1，，以便起振；以便起振；_+ + R21RCCR1R22D1D2随着随着uo的增加，的增加，R22逐渐被短接，逐渐被短接，A自动自动下降到使下降到使|AF|=1，，使使得输出得输出uo稳定在某值稳定在某值39输出频率的调整：输出频率的调整：通过调整通过调整R或或/和和C来调整频率来调整频率 + RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：：双联可调电双联可调电容，改变容，改变C，，用于细调振荡用于细调振荡频率K：：双联波段开双联波段开关，切换关，切换R，，用于粗调振荡用于粗调振荡频率40电子琴的振荡电路电路：电子琴的振荡电路电路：_+ + RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R2141三、用分立元件组成的三、用分立元件组成的RC振荡器振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF++++–+++–––+ube RC网络正反馈，网络正反馈，RF、、RE1组成负反馈，调整到合组成负反馈，调整到合适的参数则可产生振荡。

适的参数则可产生振荡42§7.5.3 LC振荡电路振荡电路LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，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以一般用分离元件组成放大电路本节只对 LC振振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别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首先介绍一下 LC 选频网络选频网络43谐振时回路电流谐振时回路电流比总电流大的多，比总电流大的多，外界对谐振回路外界对谐振回路的影响可以忽略！的影响可以忽略！CLR44++––+ 例例1：：正反馈正反馈+UCCCC1C2频率由频率由LC谐振网络决定谐振网络决定45例例2：：正反馈正反馈频率由频率由C 、、 L1 、、 L2谐振谐振网络决定网络决定UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC设设uB  uC  uD  uB  uL2  ube  uL1  D46例例3：：正反馈正反馈设设uB  uC  uC1  uC2  uB  频率由频率由 L 、、 C1 、、 C2 组成的谐振网络决定组成的谐振网络决定。

UCCC1LC2ABC+––+uLuC1  uC1减小时，减小时， uC2如何变化如何变化？？设设L 、、 C1 、、 C2 组成的谐振组成的谐振网络中的电流为网络中的电流为i ，，则则ii47例例4：：正反馈正反馈+UCCC1C2设设uB  uC  uE  ube  uA  AECBube  +–uC1  频率由频率由 L 、、 C1 、、 C2 组成的谐振网络决定组成的谐振网络决定48第七章第七章 结束结束电子技术电子技术模拟电路部分模拟电路部分49。