模电CH7.

南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础§7.1正弦波振荡电路南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础7.1.1正弦波振荡电路的工作原理1振荡产生的基本原理Xdof基本放大器A反馈网络FXX正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。•自激振荡——在没有外加输入信号的条件下，电路内部自发的产生某些频率•和幅度的震荡信号的现象。需要选频网络确定一个固定频率南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础—自激振荡的平衡条件平衡时要保证uo不变，则必有：fiUUufoUFU/uioUUA又因为：2振荡的平衡条件Xdof基本放大器A反馈网络FXX1uuAF可得：1uuAF1）振幅平衡条件2(0,1,2,3,.....)afnn2）相位平衡条件南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础3起振条件结果：产生增幅振荡振幅起振条件：1||FA（略大于）起振过程相位起振条件：所引反馈为正反馈2afn1uuAFuo三极管进入非线性区||1uuAFuo不再增大，自激振荡建立★自激振荡过程南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础振荡频率f0由相位平衡条件决定。选频网络可设在中或中。FA选频网络由RC元件或LC元件组成。低频1HZ~1MHZ高频1MHZ以上正弦波振荡电路只在一个频率下(f0)满足相位平衡条件。3振荡电路的振荡频率f0南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础1RC选频网络的选频特性7.1.2RC振荡电路1(1/j)ZRC2//(1/j)ZRC.22.121uZUFZZU/1(1/)/1RjRCRjCRjRC（）11RRjCjRCR113jRCRC令ω0=1/RC0013uFjIU+-RCRC2U+-南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础00farctg3幅频特性:相频特性:F220013()0fRC10当RCff:210即1max3uF南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础2RC桥式振荡器的工作原理：电路包括：放大电路、选频网络、反馈网络、稳幅环节。选频网络放大电路idUP1RFRfIRCfUCotOURCidUR1RFROU文氏电桥等效电路南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础★RC桥式振荡器的工作原理：idUPuo1RFRfIRCfUCot同相放大器RCπff021为满足振荡的幅度条件，所以Af≥3。加入Rf、R1支路，构成串联电压负反馈。FAfo13uVFVf113fRAR当电路达到稳定平衡状态时：3uA12FRR南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础★电路的稳幅过程UO升高，T↑，RF↓，A↓，UO↓起振时RF2R1,使A3,易起振。当Uo幅度自激增长达某一值时，RF=2R1，A=3。当Uo进一步增大时，RF2R1,使A3。半导体热敏电阻（负温度系数）idUP1RFRfIRCfUCotOU南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础稳幅环节idU1RRfUC3RFR2R1V2VOUC22k6.2k8.2k4.3k8.2k0.01F3自稳幅振荡电路011.942πffkHzRC★振荡频率★二极管作用WRV1、V2、R3等效电阻为当v0幅值很小时，V1、V2接近开路，RW≈R3。2213WVRRAR当v0幅值较大时，V1或V2导通，RW减小，Au下降。U0幅值趋与稳定。电路起振改善波形，稳定输出南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础idU1RRfUC3RPR2R1V2VOUC22k6.2k8.2k4.3k8.2k0.01F3自稳幅振荡电路WRV1、V2、R3等效电阻为★RP的调节调节输出电压的波形合幅度为保证起振要求：2312RRR2132RRR即：为保证电路自动稳幅要求：212RR故：1321(2)2RRRR南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。一、LC并联谐振回路:1()1rjLjCZrjLjC通常rωL7.1.3LC正弦振荡0011()1()LLCrCZjLjQCrLCSIOUZ南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础3.幅频特性1.谐振频率f0LCπf210LCω01/LCQr2.品质因数Q2200/||1()LrCZQ4.相频特性00arctan()Q0时max0||/ZZLrCZ0：谐振电阻南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础1234初级线圈次级线圈同名端1234+–+–在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出同名端：互感线圈的极性判别：1、LC正弦波振荡器的几点基本概念：-+uiLCfu三、变压器反馈式振荡电路南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础A.若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。C1C2首端尾端中间端L电容三点式C首端尾端中间端L1L2电感三点式中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。三点的相位关系:B.若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础2、振荡电路工作原理：三极管共射放大器。利用互感线圈的同名端：180A180F360AA满足相位条件。振荡频率:LCf210LC并联谐振反馈网络1BRBCCER2BREC-iUCCVfU1LLOU1234南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础相位平衡法判断相位条件:断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。1BRBCCER2BREC-iUCCVfU1LLOU1234南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础由LC并联谐振电路构成选频网络四、三点式LC振荡电路原理：uf与uo反相uuCLL12fouuo1LC2Lfuf与uo同相电感三点式：电容三点式：uuf2o1CCLuf与uo反相uuLCoC12fuf与uo同相南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础振荡频率：CMLLLCf)2(2121210（+）（+）（-）（1）电感三点式LC振荡电路---哈特莱振荡器(hartley)南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础（2）电容三点式LC振荡电路振荡频率：212102121CCCCLLCfV2eRRRb1CCcceb2c1RbCCL（+）（+）（-）---科皮兹振荡器(Colpitts)南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础§7.2电压比较器南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础回顾集成运算放大器的线性应用（CH6）uOu+-ufR负反馈南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。功能特性运放组成的电路处于非线性状态。★只满足虚断，不满足虚短的条件uOu+-u一、电压比较器的概述南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础传输特性u+u-时，u0=UOMu+u-时，u0=-UOMu+-u-uOUOM-UOMuOu+-u南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础二、过零比较器uI0时，u0=-UOMuI0时，u0=UOMuOuiouiu0-UOMUOM传输特性南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础iuttouMUOMUO思考?uOuiuOui南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础OuiuOUZUREF–UZ三、单限电压比较器uiUREF时，uO=-UZuiUREF时，uO=UZ同相输入单限电压比较器传输特性uOREFUui+-RZU南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础OuiuOUZUREF–UZ反相输入单限电压比较器uOREFUui+-RZU南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础iut10V-10V5V例：已知输入信号波形如图，试画出输出电压的波形。uOui+-RZU5V南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础实例：街灯控制应用电路iuRU光检测电路15V-15VCCV继电器开关街灯光线夜晚:uiUR，集成运放的输出接近于15V，三极管导通，继电器中的电流使开关闭合，街灯亮。白天:uiUR，集成运放的输出接近于-15V，三极管截止，继电器中的电流为0，开关断开，街灯灭。南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础iuRU光检测电路15V-15VCCV继电器开关街灯噪声光线光线实际应用中常会出现噪声光源，如在很短时间内云层引起的光密度的脉动。输出就会出现误动作。RUtiutou四、讨论南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础五迟滞比较器(施密特触发器)OuIuOUTHUTLUZ–UZ传输特性工作原理:(1)uI足够小:设UOH=+UZ,当uI↑UTH时,UOL=-UZ反相迟滞比较器uOREFUuI3RZU2RR1R212211RRURRRURUOHREFTH212211RRURRRURUOHREFTH南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础传输特性OuIuOVTHUTLUZ–UZ门限电压的求法：求出ui相连的集成运放端口电压(uN或uP)的表达式，当输出状态变化时，与集成运放另一端电压(uP或uN)相等,此时的输入电压uI即为门限电压UTH和UTL。112()THTLOHOLRUUUUURR门限宽度或回差电压同相型迟滞比较器:uOREFUuI3RZU2RR1R南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础tuiUTHUTLtuoUom-Uom例1：设输入为正弦波,画出输出的波形。－++uoRR2R1uIV+南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础例2：R1=40kΩ，R2=10kΩ，R=8kΩ，UZ=6V，UREF=3V。画出传输特性；当输入电压uI的波形如图所示时，画出输出电压uO的波形。uOREFUuI3RZU2RR1Ru/IVt南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础实例：街灯控制应用电路iuRU光检测电路CCV继电器开关街灯噪声光线光线1R2RRDUTHtiutUTLOu南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础六窗口比较器+-ouuIURHURLRUZ1A2A2V1VouiuLUHU南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础例：电路如图，已知ui=Uimsinwt，且RCT/2，画出UO1、UO2和UO3的波形，设集成运放的最大输出电压为UOPP。uituo2tUOPP-2UOPPuo3tUOPP8++uiuo1uo2uo3RLRCuo1tUOPP-UOPP南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础§7.3非正弦波发生电路南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础7.3.1方波发生电路7.3.2三角波和锯齿波发生电路南京理工大学紫金学院7信号发生电路模拟电子线路基础7.3.1方波发生器1、电路