电子线路基础.pptx

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1、图图7-1所示电路为电压比较器。所示电路为电压比较器。人为规定人为规定: 当当uiuR时，比较器的输出为高电平时，比较器的输出为高电平UOH； 当当uiu时，比较器的输出为低电平时，比较器的输出为低电平UOL。当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态时，相应的当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态时，相应的输入电压通常称为输入电压通常称为阈值电压或门限电压阈值电压或门限电压。记作。记作UT。 图 7-1 电压比较器 uo数字量模拟量ui参考值uRA第2页/共84页第1页/共84页 图图7-1中的运放可以采用专门的集成比较器（如国产中的运放可以采用专门的集成比较器（如国产BG307，国

2、外产品国外产品A710），也可以采用通用的集成运算放大器。它们），也可以采用通用的集成运算放大器。它们的的主要区别主要区别在于在于输出的电压幅值输出的电压幅值不一样。不一样。 (1) BG307等等专用集成比较器专用集成比较器的输出电压幅值符合的输出电压幅值符合TTL电路电路要求。即高电平大于要求。即高电平大于3.3V，低电平小于，低电平小于-0.4 V。分别相当于数字。分别相当于数字电路中的电路中的1和和0。 (2) 通用集成运放通用集成运放构成的比较器，输出幅值为运放的正负输构成的比较器，输出幅值为运放的正负输出极大值。通常为运放所在电路的正负电源值，如出极大值。通常为运放所在电路的正负电

3、源值，如12V，只，只有增添附加的钳位电路，才能满足数字电路的逻辑电平要求。有增添附加的钳位电路，才能满足数字电路的逻辑电平要求。 第3页/共84页第2页/共84页电路结构电路结构： 运放经常处于开环状态，有时为了提高转换速度和运放经常处于开环状态，有时为了提高转换速度和精度，经常引入正反馈。精度，经常引入正反馈。分类分类：根据比较器的传输特性：根据比较器的传输特性 过零比较器、单限比较器、滞回比较器及双限比较过零比较器、单限比较器、滞回比较器及双限比较器等。器等。过零比较器：过零比较器：参考电压参考电压uR接地，可用于将正弦波转换成接地，可用于将正弦波转换成矩形波。矩形波。第4页/共84页第

4、3页/共84页单限比较器单限比较器 单限比较器单限比较器是指只有一个门限电压的比较器。当输入电压是指只有一个门限电压的比较器。当输入电压在增大或减小的过程中通过门限电压在增大或减小的过程中通过门限电压UT时，输出电压产生跃变，时，输出电压产生跃变，从高电平从高电平UOH跳为低电平跳为低电平UOL，或从低电平，或从低电平UOL跳为高电平跳为高电平UOH。 用途：用途：检测输入的模拟信号是否达到某一指定的电平。检测输入的模拟信号是否达到某一指定的电平。 将电压比较器的输出电压将电压比较器的输出电压uo与输入电压与输入电压ui的函数关系的函数关系uo=f(ui)用曲线描述，称为用曲线描述，称为电压传

5、输特性电压传输特性。 第5页/共84页第4页/共84页图图7-2 单门限比较器举例单门限比较器举例 uoVD1VD2uiuRRRuoUOHOURuiUOLuouiuRRRR1uiUOHuoOUOL(a)(b)VDZAA第6页/共84页第5页/共84页图图7-2 单门限比较器举例单门限比较器举例 uouiRRVDZuiuoOUOHUOLuouiR2R3VDZR1uRuouiOUOHUOLR12URR(c)(d)AA第7页/共84页第6页/共84页图图7-3 干扰对零电位比较器的影响干扰对零电位比较器的影响(a)、 (b)、 (c) uiusunuo(a)UOLUOHOOui us untt(c)

6、(b)A第8页/共84页第7页/共84页迟滞比较器迟滞比较器 运算放大器有两个输入端，如果将输出信号反馈到同相输运算放大器有两个输入端，如果将输出信号反馈到同相输入端就构成一个正反馈闭环系统，如图入端就构成一个正反馈闭环系统，如图7-4(a)所示，该电路是一所示，该电路是一种典型的由运放构成的种典型的由运放构成的双稳态触发器双稳态触发器，又称，又称施密特触发器施密特触发器。图。图中中R1、R2构成正反馈网络。构成正反馈网络。 因为集成运放具有很高的开环电压增益，所以同相输入端因为集成运放具有很高的开环电压增益，所以同相输入端(+)与反向输入端与反向输入端()只需很小的电压（约只需很小的电压（约

7、1mV），就能使输），就能使输出端的电压接近于电源电压。出端的电压接近于电源电压。 因此，电路一旦接通，输出端就会处于高电位因此，电路一旦接通，输出端就会处于高电位UOH，或者，或者低电位低电位UOL。UOH和和UOL的值分别接近于运放的供电电源的值分别接近于运放的供电电源E。 第9页/共84页第8页/共84页图图7-4 运放构成的双稳态触发器及其传输特性运放构成的双稳态触发器及其传输特性（a） 电路结构；电路结构； （b） 传输特性传输特性uoUOHOUTUTUOL(a)(b)uouiufR2R1uiA第10页/共84页第9页/共84页(1) 设输出端处在高电平设输出端处在高电平UOH状态，

8、经状态，经R1、R2分压后，反馈电压：分压后，反馈电压： TOHfUURRRu212(7 1) 当：当：uiUT+，才能使输出端由高电平，才能使输出端由高电平UOH跳变到低电平跳变到低电平UOL。 通常通常UT+称为称为上门限电压上门限电压或或关闭电压关闭电压。 第11页/共84页第10页/共84页 (2) 设输出端处在低电平设输出端处在低电平UOL状态，则经状态，则经R1、R2分压后，反馈分压后，反馈电压电压 uf 为为：TOLfUURRRu212(7 2) 当：当：uiUT-，输出端能始终保持在低电平，输出端能始终保持在低电平UOL状态状态(稳态之一稳态之一)。当：当：uiUT-，才能使输

9、出端由低电平，才能使输出端由低电平UOL跳变到高电平跳变到高电平UOH。 通常通常UT-称为称为下门限电压下门限电压或或开启电压开启电压。 第12页/共84页第11页/共84页 根据以上分析，可以得到该电路的传输特性曲线，如图根据以上分析，可以得到该电路的传输特性曲线，如图7-4(b)所示，因为该比较器的传输特性曲线形状类似于所示，因为该比较器的传输特性曲线形状类似于迟滞回线迟滞回线，故这类比较器又称为故这类比较器又称为迟滞比较器迟滞比较器。 将上门限电压将上门限电压UT+与下门限电压与下门限电压UT-之差称为之差称为回差回差UH。 )(212OLOHTTHUURRRUUU(7-3)如果想减小

10、回差，应使如果想减小回差，应使R2R1，但这将使触发电路的可靠性降，但这将使触发电路的可靠性降低。低。第13页/共84页第12页/共84页图图 7-5 迟滞比较器抗干扰模型示意迟滞比较器抗干扰模型示意 uiuoUOHUOLUTUT12t第14页/共84页第13页/共84页图图7-6 (b)与图与图7-4(b)传输特性形状均类似于迟滞传输特性形状均类似于迟滞 uiR2R1uouoUOHOUOL(a)(b)uiUTUTA+-第15页/共84页第14页/共84页 只要：只要：u0时，时，uo才突跳到才突跳到UOH。 将将UOH和和UOL分别带入到式分别带入到式(7-4)中，即可求出上、下门限电压值：

11、中，即可求出上、下门限电压值： iouRRRuRRRu211212由图由图7-6（a）可见，运放同相端的电压）可见，运放同相端的电压u为为 (74) )0()0(1212OHOHTOLOLTUURRUUURRU(75) (76) 第16页/共84页第15页/共84页而回差为：而回差为： )(12OLOHTTHUURRUUU 本节介绍的迟滞比较器，输入信号在单方向持续增大或持本节介绍的迟滞比较器，输入信号在单方向持续增大或持续减小过程中，只经历一个门限值，因此许多教材均将该类比续减小过程中，只经历一个门限值，因此许多教材均将该类比较器归为单限比较器之类。较器归为单限比较器之类。 迟滞比较器与普通

12、单限比较器又存在明显区别，因此为防迟滞比较器与普通单限比较器又存在明显区别，因此为防止读者混淆，这里暂且将其单独分类。止读者混淆，这里暂且将其单独分类。 (7-7) 第17页/共84页第16页/共84页双限比较器双限比较器 双限比较器有两种类型：窗口比较器和三态比较器。双限比较器有两种类型：窗口比较器和三态比较器。 共同点：共同点：是都有两个输入门限电压，即上门限电压是都有两个输入门限电压，即上门限电压UT+和下门限和下门限电压电压UT-。 不同点：不同点：窗口比较器：窗口比较器：只有两种输出电压只有两种输出电压UOH和和UOL，当输入电，当输入电压压ui处于两门限电压之间时处于两门限电压之间

13、时, 输出为某一电压（如输出为某一电压（如UOL），当输入），当输入电压处于两个门限电压之外时，输出为另一电压（如电压处于两个门限电压之外时，输出为另一电压（如UOH）。称）。称为为窗口比较器窗口比较器，用于判断输入电压是否在指定的门限电压之内。，用于判断输入电压是否在指定的门限电压之内。 三态比较器：三态比较器：有三种输出电压值。当输入电压有三种输出电压值。当输入电压ui处于两处于两个门限电压值之间时，输出电压值为零；当输入电压值处于两个个门限电压值之间时，输出电压值为零；当输入电压值处于两个门限电压之外时，输出两个极性不同的电压值。这种比较器称为门限电压之外时，输出两个极性不同的电压值。这

14、种比较器称为三态比较器三态比较器。 第18页/共84页第17页/共84页图图7-7 双限比较器的传输特性双限比较器的传输特性(a) 窗口比较器窗口比较器; (b) 三态比较器三态比较器 uouiUOHUOLOUOHOUOLui(a)(b)uoUTUTUTUT第19页/共84页第18页/共84页窗口比较器可由两个单限比较器构成，如图窗口比较器可由两个单限比较器构成，如图7-8（a）所示。）所示。如果设如果设UR1=5.5 V, UR2=4.5 V，则：，则： 当当ui = 5V 时，时，A1、A2输出都是高电平，因此输出都是高电平，因此VD1、VD2截止，截止， 输出电压输出电压uo为高电平为高

15、电平UOHE； 当当uiUR1时，时，A1输出低电位，输出低电位，VD1导通，导通， 输出电压被钳位于低电位输出电压被钳位于低电位UOL； 当当uiUR2时，时，A2输出低电位，输出低电位，VD2导通，导通， 输出电压也被钳位于低电位输出电压也被钳位于低电位UOL。因此，上门限电压为因此，上门限电压为UT+= UR1=5.5V, 下门限电压为下门限电压为UT-=UR2=4.5 V。其传输特性曲线如图。其传输特性曲线如图7-8（b）所示。）所示。 第20页/共84页第19页/共84页图图7-8 窗口比较器电路与传输特性窗口比较器电路与传输特性 RRRRuR2uiuR1VD2R0VD1uoUOHU

16、OLOui(a)(b) EuoUTUTA1A2 该电路可用于监视数字集成电路的供电电源，以保证集成电路安全正常地工作在典型电压附近。第21页/共84页第20页/共84页典型例题讲解典型例题讲解【例例7-1】图图7-9(a)为一单限比较器，稳压管的稳压值为为一单限比较器，稳压管的稳压值为UZ=6 V；其输入电压为图；其输入电压为图7-9(b) 所示三角波，试画出该单限比较器的所示三角波，试画出该单限比较器的传输特性曲线及输出电压传输特性曲线及输出电压uo的波形。的波形。 解：解：本电路稳压管跨接于输出端与反相输入端之间，假设稳压本电路稳压管跨接于输出端与反相输入端之间，假设稳压管均截止，则运放工

17、作在开环状态，输出不是高电平，就是低管均截止，则运放工作在开环状态，输出不是高电平，就是低电平，这样势必导致一定有一稳压管击穿而工作在稳压状态，电平，这样势必导致一定有一稳压管击穿而工作在稳压状态， 从而构成负反馈支路。反相输入端从而构成负反馈支路。反相输入端“虚地虚地”，限流电阻，限流电阻R上的电上的电流流iR等于稳压管电流等于稳压管电流iZ，输出电压为，输出电压为UZ。优点：优点：输入电压、电流均较小，易于保护输入级。另外，由于输入电压、电流均较小，易于保护输入级。另外，由于运放工作在线性区，因而在输入电压过零时，运放内部晶体管运放工作在线性区，因而在输入电压过零时，运放内部晶体管无须从饱

18、和区逐渐变到截止区，或从截止区逐渐变到饱和区。无须从饱和区逐渐变到截止区，或从截止区逐渐变到饱和区。 第22页/共84页第21页/共84页图图7-9 例例7-1电路与波形图电路与波形图 ui / V505tuo / V606(a)(b)(c)(d)t66ui / VORuiuoVDZuo/ VA第23页/共84页第22页/共84页 当当ui0时，限流电阻时，限流电阻R中电流中电流iR由左向右，流经反馈支路时，由左向右，流经反馈支路时， 使右侧稳压管工作在反向击穿区，此时，输出电压使右侧稳压管工作在反向击穿区，此时，输出电压uo等于等于UOL=-6 V。 当当uiu+，即，即 时，输出为时，输出

19、为UOL=-5 V，解得当，解得当ui-2 V时，输出为时，输出为UOL=-5 V。 （2）当）当u-u+时，即时，即时，输出为时，输出为UOH=5 V，解得当，解得当uiu-时，时，uo=UOH u+UT+, 输出电压就由输出电压就由UOH跳变到跳变到UOL。 第35页/共84页第34页/共84页uo=UOL后，运放同相端的电压后，运放同相端的电压uf为：为： TOLfUURRRu212(7-11) 此时此时RC支路中，电容器支路中，电容器C经电阻经电阻R向向UOL放电至放电至0，并进而在，并进而在UOL作用下向作用下向C反向充电（可假定反向充电（可假定UOL为一负电压）。一旦为一负电压）。

20、一旦uCT2。 锯齿波用于：电视接收机、雷达、数控及测量等方面，示波锯齿波用于：电视接收机、雷达、数控及测量等方面，示波器荧光屏上的时间扫描，就是将锯齿波电压加到示波管的水平偏器荧光屏上的时间扫描，就是将锯齿波电压加到示波管的水平偏转板上，使电子束在水平方向上作等速直线移动所造成的。因此，转板上，使电子束在水平方向上作等速直线移动所造成的。因此，锯齿波往往又叫做锯齿波往往又叫做扫描电压扫描电压。 三角波和锯齿波的三角波和锯齿波的基本产生方法基本产生方法是用恒定的电流给电容器充是用恒定的电流给电容器充电或放电。电或放电。第43页/共84页第42页/共84页图图7-15 恒定电流充放电构成三角波发

21、生器恒定电流充放电构成三角波发生器EESRCuoA图7-15：用集成运算放大器组成的电容反馈电路（反相积分器），通过开关S轮流用恒定电流E/R给电容器充电或放电， 输出端电压uo是一个随时间线性变化的三角波。第44页/共84页第43页/共84页1. 三角波发生器三角波发生器 对称的三角波发生电路如图对称的三角波发生电路如图7-16（a）所示。图中由）所示。图中由A1构成构成同相型施密特触发器，输出电压同相型施密特触发器，输出电压uo1幅度为幅度为(UZ+UD)；A2构成构成反相积分器，反相积分器，uo1经经A2积分后，输出电压积分后，输出电压uo为时间为时间t的线性函数。的线性函数。 它们共同

22、构成闭环正反馈电路，形成自激振荡。它们共同构成闭环正反馈电路，形成自激振荡。uo1和和uo的波形的波形如图如图7-16(b)所示所示, uo1为方波，为方波，uo为三角波。为三角波。 第45页/共84页第44页/共84页图图7-16 三角波发生器及其波形三角波发生器及其波形 uo1R4R3CR1uoRWR2ui uoR(a)(b)t4O(UZ UD)(UZ UD)t1t2t3uo1ui uotT1T2TUTUTA1A2第46页/共84页第45页/共84页 首先研究由运放首先研究由运放A1构成的同相型施密特触发器。由构成的同相型施密特触发器。由7.1节知节知道，同相型施密特触发器的上、下门限电压

23、分别为道，同相型施密特触发器的上、下门限电压分别为 )(12DZTUURRU(7-21) 式中式中, UD和和UZ分别为稳压管的正向导通电压与反向击穿电压。分别为稳压管的正向导通电压与反向击穿电压。 由比较器的分析可知，只要由比较器的分析可知，只要ui=uoUT+, uo1就会突跳到高电平就会突跳到高电平(UZ+UD)；反之，；反之，ui=uoUT-，uo1就会突跳到低电平就会突跳到低电平-(UZ+UD)。 因此，三角波的峰因此，三角波的峰-峰值为峰值为 )(212DZTTUURRUU(7-23) )(12DZTUURRU(7-22) 第47页/共84页第46页/共84页 uo1经电位器经电位

24、器RW分压后，加到反相积分器的输入端。分压后，加到反相积分器的输入端。 设分压设分压系数为系数为a, 则反相积分器的输入电压为则反相积分器的输入电压为a uo1, 反相积分器的输出电反相积分器的输出电压压uo与输入电压与输入电压uo1之间的关系为之间的关系为 )0(1101otooudtauRCu(7-24) 式中，式中，uo(0)为起始值。为起始值。 设设uo1=-(UZ+UD)，则，则uo为为 )0()(1)0()(1101oZDotZDouTUUaRCudtUUaRCu(7-25) 第48页/共84页第47页/共84页 以以t=0时，时，uo=uo(0)=UT-；t = t1时，时，uo

25、=uo(t1)=UT+代入式（代入式（7-25），可以求出），可以求出uo1为低电位时的时间为低电位时的时间T1为为 RCUUaUUTZDTT)(1(7-26) 将式（将式（7-26）代入后，得）代入后，得 RCaRRT1212(7-27) 由于由于t=t1时，时，uo1由低电位由低电位-(UZ+UD)突跳到高电位突跳到高电位(UZ+UD)，所以，所以 TZDottZDoUTUUaRCtudtUUaRCu21)(1)()(121(7-28) 第49页/共84页第48页/共84页以以t=t2时，时，uo=uo(t2)=UT-代入式（代入式（7 - 28)，求出，求出T2为为 RCaRRRCUUa

26、UUTZDTT1222)(7-29) 可知：可知： 改变电阻比改变电阻比R2/R1，可以调节三角波的峰，可以调节三角波的峰峰值，但会影响峰值，但会影响振荡周期振荡周期T=T1+T2； 而改变分压系数而改变分压系数a和积分时常数和积分时常数RC可以调节振荡周期（或可以调节振荡周期（或频率），却不改变输出的幅值。频率），却不改变输出的幅值。 通常用通常用RC作频率量程切换，作频率量程切换，RW作量程内的频率细调。电路作量程内的频率细调。电路的最高振荡频率取决于积分器的最高振荡频率取决于积分器A2的压摆率和最大输出电流，最的压摆率和最大输出电流，最低振荡频率取决于积分漂移。低振荡频率取决于积分漂移。

27、 第50页/共84页第49页/共84页2. 锯齿波发生器锯齿波发生器 在图在图7-16（a）所示三角波发生电路改变充放电时常数，可）所示三角波发生电路改变充放电时常数，可得到锯齿波发生电路，如图得到锯齿波发生电路，如图7-17（a）所示。）所示。 相对于三角波发生电路，在积分器的输入端增加了一条含相对于三角波发生电路，在积分器的输入端增加了一条含有二极管的支路，使积分器的输入为正时，积分时常数为有二极管的支路，使积分器的输入为正时，积分时常数为（R3R4）C；积分器的输入为负时，积分时常数为；积分器的输入为负时，积分时常数为R4C。从而。从而达到改变充放电时常数，调节占空比的目的。达到改变充放

28、电时常数，调节占空比的目的。 这样，三角波发生器就变成了锯齿波发生器，其波形如图这样，三角波发生器就变成了锯齿波发生器，其波形如图7-17（b）所示。）所示。 第51页/共84页第50页/共84页图图7-17-锯齿波发生器及其波形锯齿波发生器及其波形 t4uo1R5R6R3CR1uoRWR2ui uoR4O(UZ UD)(UZ UD)t1t2t3uo1ui uotT1T2T(a)(b)VDaRWUTUTA1A1第52页/共84页第51页/共84页 图图7-17（a）中同相型施密特触发器）中同相型施密特触发器A1的输出电压的输出电压uo1的幅度的幅度以及上、下门限电压以及上、下门限电压UT+和和

29、UT-与图与图7-16（a）所示三角波发生电）所示三角波发生电路完全一样，仅是反相积分器的积分时间不一样，对比三角波路完全一样，仅是反相积分器的积分时间不一样，对比三角波发生电路中的式（发生电路中的式（7-27）和（）和（7-29），锯齿波发生器的积分时间），锯齿波发生器的积分时间分别为分别为 CRRaRRTCRaRRT)/(22431224121(7-30) (7-31) 振荡周期振荡周期T为：为： )/(24341221RRRCaRRTTT(7-32) 第53页/共84页第52页/共84页34434432/21/RRRRRRRTTT占空系数占空系数q为为 (7-33) 由此可见，改变电位器

30、的分压系数由此可见，改变电位器的分压系数a或积分电容或积分电容C，可以调节，可以调节振荡周期振荡周期T；改变比值；改变比值R4/R3可调节占空系数可调节占空系数q，但同时也会影，但同时也会影响振荡周期响振荡周期T。 第54页/共84页第53页/共84页【例例7-4】如图如图7-18三角波发生器电路，设稳压管稳压值三角波发生器电路，设稳压管稳压值UZ=6.3 V，其正向导通电压降为其正向导通电压降为0.7 V，R1=20 k，R2=10 k，R4=150 k，R5=150 k，R6=6.8 k，RW=10 k，C=0.1 F。试求：。试求： （1） 最高振荡频率最高振荡频率fomax； （2）

31、方波及三角波的峰方波及三角波的峰-峰值；峰值； （3） 若使方波和三角波的峰若使方波和三角波的峰-峰值相等，而不改变振荡频峰值相等，而不改变振荡频 率，率， 电路参数应如何变化？电路参数应如何变化？ 第55页/共84页第54页/共84页uo1R4R6R5CR1R2uoRWAA图 7-18第56页/共84页第55页/共84页解：（解：（1） 当分压系数当分压系数a=1时，得最高振荡频率为：时，得最高振荡频率为： HzRCRRTf3 .332211512（2）uo1端输出方波，端输出方波，uo端输出三角波，其幅值分别为：端输出三角波，其幅值分别为： 方波幅值方波幅值 ：VVUUUZDom1472)

32、(2三角波幅值：三角波幅值： VUURRUDZom7)(212 (3) 如果方波和三角波的峰如果方波和三角波的峰-峰值相等，则峰值相等，则R2=R1，又为了不改变，又为了不改变振荡频率，则考虑振荡频率，则考虑R5减小一半，变为减小一半，变为75k，或电容，或电容C减小一半，减小一半， 变为变为0.05F。 第57页/共84页第56页/共84页7.3 正弦波发生器正弦波发生器 图图 7-19 RC正弦波发生器框图正弦波发生器框图 F(j)A(j)选频电路放大器uoua第58页/共84页第57页/共84页 在环路中任取一点在环路中任取一点a, 它的电压为它的电压为ua，通常称，通常称a点到放大器的

33、输出点到放大器的输出端为主通道，主通道的频率特性端为主通道，主通道的频率特性A(j)为：为： )()()(jUjUjAao(7-34) 由输出端到由输出端到a点称为反馈通道，反馈通道的频率特性点称为反馈通道，反馈通道的频率特性F(j)为：为： )()()(jUjUjFoa(7-35) 产生自激振荡的条件为：产生自激振荡的条件为： 1)()(jFjA分解为振幅条件和相位条件，分解为振幅条件和相位条件， 有有 ：(7-36)A()*F()=1 A()+F()=2n (n=0,1,2) (7-37)(7-38)第59页/共84页第58页/共84页文氏桥正弦波发生器文氏桥正弦波发生器 1 基本电路及其

34、工作原理基本电路及其工作原理文氏桥正弦波发生器的基本电路如图文氏桥正弦波发生器的基本电路如图7-20 所示，正反馈选频网所示，正反馈选频网络由络由R2、C2串联支图路与串联支图路与R1、C1并联电路相串联构成，并联电路相串联构成，RF、Rf与运放与运放A一同构成主通道放大器。一同构成主通道放大器。 由图由图7-20可知，主通道为一个同相放大器，它的理想化幅可知，主通道为一个同相放大器，它的理想化幅频和相频特性分别为频和相频特性分别为 0)(1)(AfFRRA(7-39) (7-40) 第60页/共84页第59页/共84页7-20文氏桥正弦波发生器文氏桥正弦波发生器R2uoRFRfC2R1C1放

35、大器选频电路auaA第61页/共84页第60页/共84页反馈通道的频率特性为反馈通道的频率特性为 2112122122111111211111111)(CRCRjRRCCCjRCRjRCRjRZZZjF(7-41) 由以上三式可知，要想满足式（由以上三式可知，要想满足式（7-37）与（）与（7-38）的自激振荡条）的自激振荡条件，必须使件，必须使 ：第62页/共84页第61页/共84页1110112212112RRCCPPCRCRfF(7-42) (7-43) 这两个式子即为文氏桥正弦波发生器的自激振荡条件，由式这两个式子即为文氏桥正弦波发生器的自激振荡条件，由式（7-42）可以求出振荡的频率

36、为）可以求出振荡的频率为21211212CCRRfoo(7-44) 第63页/共84页第62页/共84页可以确定主通道和反馈通道元件之间的关系为：可以确定主通道和反馈通道元件之间的关系为： fFRRRRCC1221(7-45) 有时为了选择和调节参数方便，以及减小元件的种类，常有时为了选择和调节参数方便，以及减小元件的种类，常取取C1= C2 = C，R1 = R2 = R，则式（，则式（7-44）和（）和（7-45）简化为）简化为 fFoRRRCf2,21(7-46) 式（式（7-44）和（）和（7-45）说明，如果想调节振荡频率又不破坏自激）说明，如果想调节振荡频率又不破坏自激振荡的条件，

37、必须对正反馈电路中的电阻或电容按比例进行同振荡的条件，必须对正反馈电路中的电阻或电容按比例进行同步调节，步调节， 因此往往用同轴双连电位器或电容器来调节。因此往往用同轴双连电位器或电容器来调节。 第64页/共84页第63页/共84页 图图7-20基本电路在实际应用时还必须注意以下两个问题：基本电路在实际应用时还必须注意以下两个问题： （1）因为实际运算放大器的开环增益为有限值，所以要适当）因为实际运算放大器的开环增益为有限值，所以要适当减小负反馈，才能满足自激振荡的幅值条件。也就是说，要使减小负反馈，才能满足自激振荡的幅值条件。也就是说，要使RF稍大于稍大于2Rf，由式，由式(7-39)可知，

38、也即使可知，也即使A()稍大于稍大于3倍。倍。 （2）由于元件的公差、温度等因素的影响，电路工作不够稳）由于元件的公差、温度等因素的影响，电路工作不够稳定，即使自激振荡的条件满足后，输出电压定，即使自激振荡的条件满足后，输出电压uo的幅值也不可能的幅值也不可能一直稳定在一个恒定的幅值上。一直稳定在一个恒定的幅值上。A()3时，输出电压幅度递增；时，输出电压幅度递增；A()0 ui 0 (7-53) 第77页/共84页第76页/共84页图图7-25 同相型半波整流电路及其传输特性同相型半波整流电路及其传输特性 (a) 电路结构电路结构; (b) 传输特性传输特性(b)R1uo(a)uiVDR2u

39、ouiO)1 (12RRUAA第78页/共84页第77页/共84页图图7-26 反相型半波整流电路及其传输特性反相型半波整流电路及其传输特性(a) 电路结构电路结构; (b) 传输特性传输特性 (b)R1uo(a)uiVD2VD1R2uouiO12RRUAA第79页/共84页第78页/共84页 当输入电压为负极性时，运放输出端当输入电压为负极性时，运放输出端UA为正极性。这时为正极性。这时VD1导通，导通，VD2截止，整个电路相当于一个反相放大器，输出电压与截止，整个电路相当于一个反相放大器，输出电压与输入电压之间的关系为输入电压之间的关系为 012iiouuRRu(7-54) 当输入电压为正

40、时，运放输出端当输入电压为正时，运放输出端UA为负极性。这时为负极性。这时VD1截止，截止，VD2导通，运放通过导通，运放通过VD2反馈而处于闭环状态，有反馈而处于闭环状态，有u-=uo= 0。 因此输出电压与输入电压之间的关系为因此输出电压与输入电压之间的关系为 012oiouuRRuui0 ui 0 (7-55) 第80页/共84页第79页/共84页全波整流电路（绝对值运算电路）全波整流电路（绝对值运算电路） 绝对值运算电路的输出电压正比于输入电压的幅度绝对值运算电路的输出电压正比于输入电压的幅度,而与输而与输入电压的极性无关。或者说，输入电压的极性变化时，输出电入电压的极性无关。或者说，

41、输入电压的极性变化时，输出电压的极性不变。从整流角度看，这种电路就是全波整流电路。压的极性不变。从整流角度看，这种电路就是全波整流电路。 用二极管与运放构成的精密全波整流电路，如图用二极管与运放构成的精密全波整流电路，如图7-27所示。所示。 它是在半波整流电路的基础上，接一级加法运算放大器，就构它是在半波整流电路的基础上，接一级加法运算放大器，就构成了一个全波整流电路。成了一个全波整流电路。 第81页/共84页第80页/共84页图图7-27 全波整流电路全波整流电路 uiR/2RVD2VD1RR/2R/4uoRRuoUAA1A2第82页/共84页第81页/共84页图图7-28 全波整流电路的

42、传输特性与输入为正弦波时的输出情形全波整流电路的传输特性与输入为正弦波时的输出情形（a） 全波整流电路的传输特性；全波整流电路的传输特性； (b) 输入为正弦波时的输出情形输入为正弦波时的输出情形 uiuoOOuoui11(a)(b)O第83页/共84页第82页/共84页结合图结合图7-26和式（和式（7-55），得图），得图7-27中的中间电压中的中间电压uo1为为 01121oiiouuuRRuui 0 Ui 0 (7-56) 因此，因此，A2的输出电压的输出电压uo为为 ioiouuuuui 0 Ui 0 (7-57) 第84页/共84页第83页/共84页感谢您的观看！第84页/共84页