《模拟电子技术》备课笔记共12页文档.docx

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第八章波形的发生和信号的转换电路

第一节正弦波振荡电路的概念

【教学目的】了解振荡电路的概念，掌握正弦波振荡电路的组成、稳定振荡条件及起振条件．振荡条件，掌握RC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件、稳幅原理及振荡频率的计算；

【教学重点】正弦波振荡电路的组成、振荡条件；

【教学难点】振荡条件；

【教学方法及手段】多媒体辅助教学；

【课外作业】8.7

【学时分配】2学时

【自学内容】

【教学内容】

1.产生正弦波振荡的条件；

2.RC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件、稳幅原理及振荡频率的计算。

1.1正弦波产生条件

●正弦波振荡电路的四个环节

正弦波振荡电路由放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅电路组成。

●振荡平衡条件

（a）负反馈放大电路（b）正反馈振荡电路

负反馈放大电路和正反馈振荡电路框图比较

负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别。

正反馈一般表达式的分母项变成负号，而且振荡电路的输入信号，所以

正反馈一般表达式：

振荡条件为：

包括振幅平衡条件：

，相位平衡条件：

jAF=jA+jF=±2np

●

起振条件和稳幅原理

振荡器在刚刚起振时，要求

在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益，从而达到稳幅的目的。

判断一个电路是否为正弦波振荡器,就看其组成是否含有上述四个部分。

判断振荡的一般方法是:

（1）是否满足相位条件,即电路是否为正反馈,只有满足相位条件才有可能振荡。

（2）放大电路的结构是否合理,有无放大能力,静态工作点是否合适。

（3）分析是否满足幅度条件,检验,若

则不可能振荡。

能振荡,但输出波形明显失真。

产生振荡。

振荡稳定后。

再加上

稳幅措施,振荡稳定,而且输出波形失真小。

1.2RC正弦波振荡电路

●RC网络的频率响应

1）RC串并联网络的电路

其频率响应如下:

2）频率特性

（1）幅频特性表达式:

（2）相频特性表达式:

（a）幅频特性曲线

（b）相频特性曲线

该网络有选频特性，振荡频率为时，幅频值最大为1/3，相位jF=0°。

●RC文氏桥振荡器

当f=f0时的反馈系数

且与频率f0的大小无关。

此时的相角F=0。

即改变频率不会影响反馈系数和相角，在调节谐振频率的过程中，不会停振，也不会使输出幅度改变。

（1）RC文氏桥振荡电路的构成

RC文氏桥振荡电路RC串并联网C1、R1和C2、R2正反馈支路与R3、R4负反馈支路。

可导出：

为满足振荡的幅度条件||=1，所以Af≥3。

加入R3、R4支路，构成串联电压负反馈。

（2）RC文氏桥振荡电路的稳幅过程

RC文氏桥振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻R4实现的。

R4是正温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R4上所加的电压升高，即温度升高，R4的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。

反之输出幅度增加。

采用反并联二极管的稳幅电路：

二极管工作在A、B点，电路的增益较大，引起增幅过程。

当输出幅度大到一定程度，增益下降，最后达到稳定幅度的目的。

反并联二极管的稳幅电路：

第二节LC正弦波振荡电路

【教学目的】掌握LC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件、稳幅原理及振荡频率的计算；

【教学重点】LC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件；

【教学难点】LC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件；

【教学方法及手段】多媒体辅助教学；

【课外作业】8.11、8.12

【学时分配】2学时

【教学内容】

1.LC变压器反馈LC振荡器；

2.电感三点式LC振荡器；

3.电容三点式LC振荡电路；

4.石英晶体LC振荡电路。

2.1LC正弦波振荡电路

包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。

这里的选频网络是由LC并联谐振电路构成。

●LC并联谐振电路的频率响应

LC并联谐振电路如图所示。

显然输出电压是频率的函数：

输入信号频率过高，电容的旁路作用加强，输出减小；反之频率太低，电感将短路输出。

并联谐振曲线如图所示。

●变压器反馈LC振荡器

变压器反馈LC振荡电路如图所示。

LC并联谐振电路作为三极管的负载，反馈线圈L2与电感线圈Ｌ相耦合,将反馈信号送入三极管的输入回路。

交换反馈线圈的两个线头，可使反馈极性发生变化。

调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。

变压器反馈LC振荡电路同名端的极性

变压器反馈LC振荡电路的振荡频率与并联LC谐振电路相同，为

●电感三点式LC振荡器

电感线圈L1和L2,2点是中间抽头。

如果设某个瞬间集电极电流减小，线圈上的瞬时极性如图所示。

反馈到发射极的极性对地为正，图中三极管是共基极接法，所以使发射结的净输入减小，集电极电流减小，符合正反馈的相位条件。

图为另一种电感三点式LC振荡电路。

电感三点式LC振荡电路电感三点式LC振荡电路

分析三点式LC振荡电路常用如下方法，将谐振回路的阻抗折算到三极管的各个电极之间，有Zbe、Zce、Zcb,如图所示。

对于图Zbe是L2、Zce是L1、Zcb是C。

可以证明若满足相位平衡条件，Zbe和Zce必须同性质，即同为电容或同为电感，且与Zcb性质相反。

谐振回路的阻抗折算

●电容三点式LC振荡电路

与电感三点式LC振荡电路类似的有电容三点式LC振荡电路，见图

电容三点式LC振荡电路

●石英晶体LC振荡电路

利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路，如图所示

石英晶体LC振荡电路

对于图电路，满足正反馈的条件，为此，石英晶体必须呈电感性才能形成LC并联谐振回路，产生振荡。

由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。

第三节电压比较器电路

【教学目的】掌握电压比较器电路的组成及分析应用方法；了解集成比较器的特点；

【教学重点】电压比较器电路的组成、工作原理；

【教学难点】比较器的分析应用方法；

【教学方法及手段】多媒体辅助教学；

【课外作业】8.15、8.17

【学时分配】2学时

【教学内容】

1.单电压比较器电路；

2.滞洄比较器电路；

3.窗口比较器电路的组成及分析应用方法。

3.1比较器

概念

比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。

分类

有电压比较器、窗口比较器和具有滞回特性的比较器。

●固定幅度比较器

Ø过零比较器和电压比较器

过零电压比较器电路图和传输特性曲线如图所示

过零比较器传输特性曲线

将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值VREF上,就得到电压比较器，它的电路图和传输特性曲线如图所示:

比较器的基本特点

（1）工作在开环或正反馈状态。

（2）开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。

（3）非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。

●滞回比较器

从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图所示。

当输入电压vI从零逐渐增大，且

时，

，

称为上限触发电平。

当输入电压

时，

，此时触发电平变为

，

称为下限阈值（触发）电平。

●窗口比较器

窗口比较器的电路如图。

电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。

设R1=R2，则有：

窗口比较器的电压传输特性

当vI>VH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低电平,D4截止，vO=vO1。

当vI

当VH>vI>VL时，vO1为低电平，vO2为低电平，D3、D4截止，vO为低电平。

●比较器的应用

比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规则的输入波形整形为方波输出,其原理图如图所示:

正弦波变换为矩形波有干扰正弦波变换为方波

第四节非正弦波产生电路

【教学目的】掌握非正弦波产生电路的组成、原理及振荡参数的计算；

【教学重点】非正弦波产生电路的原理及振荡参数的计算；

【教学难点】非正弦波产生电路的振荡参数的计算；

【教学方法及手段】多媒体辅助教学；

【课外作业】8.20、8.26

【学时分配】2学时

【自学内容】

【教学内容】

1.矩形波产生电路;

2.三角波产生电路;

3.锯齿波产生电路。

4.1RC充、放电电路

其三要素为

4.2矩形波产生电路

由滞回比较电路和RC定时电路构成的

●工作原理

在图所示电路中,通过Ro和稳压管VDz1、VDz2对输出限幅,如果它们的稳压值相等,即Uz1=Uz2=Uz,那么电路输出电压正、负幅度对称：

UOH=+Uz,UOL=-Uz,同相端电位由uo通过R2、R3分压后得到,这是引入的正反馈；反相端电压受积分器电容两端的电压uC控制。

电路接通电源时,与必存在差别。

或是随机的。

尽管这种差别极其微小，但一旦出现,uo=UOH=+Uz。

反之,当出现时,uo=UOL=-Uz。

因此,uo不可能居于其它中间值。

设t=0（电源接通时刻），电容两端电压uC=0,滞回比较器的输出电压uo=+Uz,则集成运放同相输入端的电位为：

此时,输出电压uo=+Uz对电容充电,使由零逐渐上升。

在等于以前,uo=+Uz不变。

当时，输出电压uo从高电平+Uz跳变为低电平-Uz。

当uo=-Uz时,集成运放同相输入端的电位也随之发生跳变,其值为：

同时电容器经R放电,使逐渐下降。

在等于以前,不变,当时,uo从-Uz跳变为+Uz,也随之而跳变为再次充电。

如此周而复始,产生振荡,从uo输出矩形波，其波形如图所示。

●振荡周期的计算

●占空比可调电路

4.3三角波产生电路

●工作原理

●计算

Øuo幅值计算

当时,对应的uo值为输出三角波的幅值Uom,即

当uo1=+Uz时

当uo1=-Uz时

Ø振荡周期的计算。

由A2的积分电路可求出振荡周期,其输出电压uo从-Uom上升到+Uom所需时间为T/2,所以

4.4锯齿波产生电路

锯齿波的幅度和振荡周期与三角波相似

当时,对应的uo值为

当uo1=+Uz时

当uo1=-Uz时

振荡周期为T=T1+T2,电容充电时间T1为

电容放电时间T2为

故振荡周期为

式中rd1、rd2为二极管VD1、VD2导通时的电阻。

希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：

1、生气，就是拿别人的过错来惩罚自己。

原谅别人，就是善待自己。

2、未必钱多乐便多，财多累己招烦恼。

清贫乐道真自在，无牵无挂乐逍遥。

3、处事不必求功，无过便是功。

为人不必感德，无怨便是德。