从模电到数电的电子技术课件-dz_chap07

(7-1)电子技术第七章波形发生电路模拟电路部分(7-2)第七章波形发生电路§7.1方波发生器§7.2三角波发生器§7.3锯齿波发生器§7.4压频转换§7.5正弦波发生器(7-3)一、电路结构omHURRRU211omLURRRU211上下门限电压：下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。－++RR1R2C+ucuo–§7.1方波发生器(7-4)二、工作原理1.设uo=+UOM此时，输出给C充电!则：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦ucUH,就有u-u+,在ucUH时，u-u+,uo保持+UOM不变；uo立即由＋UOM变成－UOM－++RR1R2C+ucuo–(7-5)此时，C经输出端放电。2.当uo=-UOM时，u+=ULuc降到UL时，uo上翻。UHuctUL当uo重新回到＋UOM以后，电路又进入另一个周期性的变化。－++RR1R2C+ucuo–(7-6)0UHuctULUOMuo0t-UOMT输出波形：－++RR1R2C+ucuo–(7-7)RC电路：起反馈和延迟作用，获得一定的频率。下行迟滞比较器：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：(7-8)三、周期与频率的计算RCtOMLOMceUUUtu)()(f=1/T)21ln(221RRRCTRCtOMHOMceUUUtu)()(uc上升阶段表示式:uc下降阶段表示式:uc0UHtULT1T2RCTOMLOMHeUUUU2)(RCTOMHOMLeUUUU1)()21ln(2121RRRCTTOMLHURRRUU211(7-9)方波发生器电路的改进：－++RR1R2C+ucuo–－++RR1R2C+ucuoUZ–(7-10)思考题：点b是电位器RW的中点，点a和点c是b的上方和下方的某点。试定性画出点电位器可动端分别处于a、b、c三点时的uo-uc相对应的波形图。－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc(7-11)反向积分电路方波发生器电路一：方波发生器矩形波积分电路三角波§7.2三角波发生器－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。(7-12)dtuRCuoo11－++RR1R2C+uc-++RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期T和参数R、C决定。0uo1tUom-Uom(7-13)电路二：电路一的改型－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向积分电路上行迟滞比较器特点：由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成，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。(7-14)－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的迟滞比较器回顾:omHURRU21omLURRU21上下门限电压：(7-15)回顾:反相积分器dtuRCuio1ui-++RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom(7-16)omHURRU21omLURRU21－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1t＋UOM－UOMuotUHULdtuRCuoo11(7-17)周期和频率的计算：tuoUHULT－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1RCRRf124214RRCRTT1T2LHTOMUUdtURC101HLTOMUUdtURC201TTT5.021omTOMURRdtURC215.0021(7-18)电路三：是电路二的改型电路调整电位器RW可以使三角波上下移动。即给纯交流的三角波叠加了一个直流分量。+E-ERW－++－++A1A2uouo1R02R01RCR2R1(7-19)tuoT1T2-－++R2R1++R´R2CuoR+–T1时间段，电容C通过R´放电T2时间段，电容C通过R充电充放电的时间T1、T2可通过R、R'调整。当R'=0时，则为锯齿波发生器。电路四：是电路二的改进电路uo1被嵌位于±Uz(7-20)§7.3锯齿波发生器uot-－++R2R1++R4CuoR+–R3改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，使放电的时间常数为0，即把三角波发生器转换成了锯齿波发生器。couuuct(7-21)-－++R2R1++R4CuoR+–R3ZTZURRdtURC21021212RRCRT(7-22)§7.4压频转换ZHURRU21ZLURRU21|ui|UZ－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2couu把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为ui，则锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出uo的频率由输入电压ui的大小决定。(7-23)设uo1=+UZ，则D2截止，D1导通，ui给电容C充电，uo下降，当uo下降到U+L时uo1翻转到-UZ，这时，D1截止，D2导通，电容C快速放电，uo上升，当uo上升到U+H时uo1翻转到+UZ。如此周期变化。uo为锯齿波。工作原理：－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2uccouutucUHULuotULUH(7-24)－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2由电路的工作情况可知：改变电压uiuo的频率变化充电电压变化因此，称该电路为压频转换电路。tucUHUL充电时间变化(7-25)由工作原理可知，uo在U+L、U+H之间变化：TuRCURRiZ1221iZuURCRRT212ZiUuRRRCf1221－++R2R1ui-++R3CuoRA1A2uo1D1D2ZURR21ZURR21(7-26)§7.5.1产生自激振荡的原理fidXXX改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大电路Ao反馈电路FiX+–dXoXfX§7.5正弦波发生器(7-27)如果：,ifXX则去掉,iX仍有信号输出。基本放大电路Ao反馈电路FdXoXfX反馈信号代替了放大电路的输入信号。基本放大电路Ao反馈电路FiX++dXoXfX(7-28)自激振荡条件的推导fidofdooXXXXFXXAXFAAXXAooioF1基本放大电路Ao反馈电路FiX+–dXoXfX(7-29)FAo=1自激振荡的条件基本放大电路Ao反馈电路FdXoXfXoffdXFXXX,oodooXFAXAX(7-30)FAAAooF1如果：FoAFA:01则(1)正反馈足够强,输入信号为0时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。(2)要获得非正弦自激振荡,反馈回路中必须有RC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。)()(FA、(3)要获得正弦自激振荡,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：(7-31)自激振荡的条件：1)()(FA因为：AAA||)(FFF||)(所以，自激振荡条件也可以写成：（1）振幅条件：1||AF（2）相位条件：nFA2n是整数相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。(7-32)问题1：如何启振？Uo是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。起振时Uo=0，达到稳定振荡时Uo=B。放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，只要：|AF|1，且A+B=2n，即可起振。(7-33)问题2：如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。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：111AFBUAFBUAFBUooo时，时，时，(7-34)§7.5.2RC振荡电路用RC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RC选频网络有多种，这里只介绍文氏桥选频电路。R1C1R2C2iUoU一、选频电路(7-35))1()1(112211221CRCRjCCRRUUio1221212CRfCRfoo时，相移为0。R1C1R2C2iUoU(7-36)212121CCRRfo如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：RCfo21)(31ffffjUUooio)(31ffffarctgoo22)(31ffffUUooio传递函数：相频特性：幅频特性：fofioUU31+90–90f0(7-37)二、用运放组成的RC振荡器0A所以，要满足相位条件，只有在fo处0F因为：1AF122RRuo_++R2RCRCR1121RRA31112FRRA(7-38)能自行启动的电路（1）uotRtA半导体热敏电阻起振时，RT略大于2R1，使|AF|1，以便起振；_++RTRCRCR1tuo起振后，uo逐渐增大则RT逐渐减小，使得输出uo为某值时，|AF|=1，从而稳幅。(7-39)能自行启动的电路（2）R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|1，以便起振；_++R21RCCR1R22D1D2随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降到使|AF|=1，使得输出uo稳定在某值。(7-40)输出频率的调整：RCfo21通过调整R或/和C来调整频率。_++RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。(7-41)电子琴的振荡电路电路：2121RRCfo_++RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21(7-42)三、用分立元件组成的RC振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF++++–+++–––+ubeRC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合适的参数则可产生振荡。(7-43)§7.5.3LC振荡电路LC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，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对LC振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LC选频网络。(7-44)LCo1RCLZoiCLQIIIRLQoLCfo21谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！CLRiUILI(7-45)++––+例1：正反馈+UCCCC1C2频率由LC谐振网络决定。(7-46)例2：正反馈频率由C、L1、L2谐振网络决定。+UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC设uBuCuDuBuL2ubeuL1D(7-47)例3：正反馈设uBuCuC1uC2uB频率由L、C1、C2组成的谐振网络决定。+UCCC1LC2ABC+––+uLuC1dtduCdtduCiCC2211uC1减小时，uC2如何变化？设L、C1、C2组成的谐振网络中的电流为i，则ii(7-48)例4：正反馈+UCCC1C2设uBuCuEubeuAAECBube+–uC1频率由L、C1、C2组成的谐振网络决定。(7-49)第七章结束电子技术模拟电路部分