《8波形发生和信号的转换.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8波形发生和信号的转换.ppt（49页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第八章第八章 波形发生和信波形发生和信号的转换号的转换模拟电路模拟电路 1第八章第八章 波形发生电路波形发生电路8.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.2 8.3 非正弦波发生电路非正弦波发生电路8.4 压频转换压频转换28.1.1 概述概述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+8.1 正弦波发生器正弦波发生器3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A
2、o反馈电路反馈电路F+4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+5FAo=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F6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 时仍有信号输时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。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
3、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：7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。8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
4、，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。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。9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
5、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：108.1.2 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11时，相移为时，相移为0 0。R1C1R2C212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
6、特性：幅频特性：fof+90 90 f13二、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_+R2RCRCR114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逐渐增大则逐渐增大则RT逐渐减小，使得输出逐渐减小，使得输出uo为某值时，为某值时，|AF|=1，从从而稳幅。而稳幅。15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(
7、R21+R22)略大于略大于2R1，|AF|1，以以便起振；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。16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。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。频率。17电子琴的振荡电路电路：电子琴的振荡电路电路：_+RF1
8、uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R2118三、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。198.1.3 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
9、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。20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！CLR21+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。22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 D23例例3：正反馈正反馈设设uB
10、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ii24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。25一、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
11、。反相输入端。+RR1R2C+ucuo8.3 非正弦波形发生电路非正弦波形发生电路 8.3.1 矩形波发生电路矩形波发生电路26二、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+ucuo27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u
12、o 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+ucuo280UHuctULUOMuo0t-UOMT输出波形：输出波形：+RR1R2C+ucuo29RC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。转换。+RR1R2C+ucuo矩形波发生器各部分的作用：矩形波发生器各部分的作用：30三、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:uc0
13、UHtULT1T231矩形波发生器电路的改进：矩形波发生器电路的改进：+RR1R2C+ucuo+RR1R2C+ucuo UZ32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。-+RWR1R2CucuoD1D2abc33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8.3.2 三角波发生器
14、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。34+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和参数和参数R、C决定。决定。0uo1tUom-Uom35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
15、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。36+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：37回顾回顾:反相积分器反相积分器ui-+RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom38+A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1tUOMUOMuotUHUL39周期和频率的计算：周期和频率的计算：tuoUHULT+A1A2uouo1R02R01RCR2R1T1T240电路三：电路三：是电路二的改型电路是电路
16、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+A1A2uouo1R02R01RCR2R141tuoT1T2-+R2R1+RR2CuoR+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。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Uz428.3.3 锯齿
17、波发生电路锯齿波发生电路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。uct43-+R2R1+R4CuoR+R3447.4 压频转换压频转换|ui|UZ+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2把锯齿波发生器积分电路的充电电压由把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为变为ui，则锯齿波发生器转变为压频转换电路。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
18、入电压ui的大小决定。的大小决定。45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下降到下降到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-+R3CuoRA1A2uo1D1D2uctucUHULuotULUH46+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2由电路的工作情况可知：由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47由工作原理可知，由工作原理可知，uo在在U+L、U+H之间变化：之间变化：+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D248第八章第八章 结束结束模拟电路模拟电路49