模電課件 8 波形的發(fā)生

1、 *8.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 *8.2 電壓比較器電壓比較器 8.4 利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 (自學(xué)自學(xué))8.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路 重點(diǎn)與考點(diǎn)重點(diǎn)與考點(diǎn): :(1)(1)正弦波振蕩的相位平衡條件、幅值平衡條件正弦波振蕩的相位平衡條件、幅值平衡條件(2)RC(2)RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路的工作原理、起串并聯(lián)式正弦波振蕩電路的工作原理、起振條件、穩(wěn)幅原理及振蕩頻率的計(jì)算。振條件、穩(wěn)幅原理及振蕩頻率的計(jì)算。(3)LC(3)LC正弦波振蕩電路組成原則與判斷。正弦波振蕩電路組成原則與判斷。(4)(4)單門限電壓比較器和滯回比較器的分析單

2、門限電壓比較器和滯回比較器的分析8.1 8.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成一、正弦波振蕩的條件和電路的組成二、二、RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路三、三、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路本節(jié)課的教學(xué)目的：本節(jié)課的教學(xué)目的：1、理解正弦波振蕩的條件、電路的組成及各部分、理解正弦波振蕩的條件、電路的組成及各部分的作用；的作用；2、掌握文氏橋振蕩電路的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)組成文氏橋、掌握文氏橋振蕩電路的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)組成文氏橋振蕩電路；振蕩電路；3、理解各種、理解各種LC（包括石英晶體）正弦波振蕩電路（包括石英晶體）正弦波振蕩電

3、路的組成及振蕩原理；的組成及振蕩原理；4、學(xué)會(huì)判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法。、學(xué)會(huì)判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法。一、正弦波振蕩的條件和電路的組成一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1. 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件 無外加信號(hào)，輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。無外加信號(hào)，輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。 與負(fù)反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電與負(fù)反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。在電擾動(dòng)下，對于某一特定頻率在電擾動(dòng)下，對于某一特定頻率f0的信號(hào)形成正反饋：的信號(hào)形成正反饋：oioXXX 由于半導(dǎo)

4、體器件的非線性特性及供電電源的限制，最由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。1. 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件211FAnFAFA 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即電路的輸出量自維持，即ooXFAX幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件1FA起振條件：起振條件： 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在合閘通電時(shí)對于且在合閘通電時(shí)對于f= f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。過程，即滿足起

5、振條件。2. 起振與穩(wěn)幅起振與穩(wěn)幅1FA電路如何從起振到穩(wěn)幅？電路如何從起振到穩(wěn)幅？oX)(ifXXooXFAAFAF穩(wěn)定的穩(wěn)定的振幅振幅非線性環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)的必要性！的必要性！3. 基本組成部分基本組成部分1) 放大電路：放大作用放大電路：放大作用,保證保證Uo從起振到動(dòng)態(tài)平衡從起振到動(dòng)態(tài)平衡2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件,使使Ui=Uf3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定選頻網(wǎng)絡(luò)：確定振蕩振蕩頻率頻率f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4) 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅1) 是否存在主要組成部分；是否存在主要組成部分；2) 放大電路能否正

6、常工作，即是否有合適的放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點(diǎn)，信號(hào)是點(diǎn)，信號(hào)是 否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路；3) 是否滿足相位條件，即是否存在是否滿足相位條件，即是否存在 f0，是否可能振蕩，是否可能振蕩 ；4) 是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。常常合合二二為為一一4 4、分析方法、分析方法相位條件的判斷方法：相位條件的判斷方法：瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法斷開反饋，在斷開處給放大電路加斷開反饋，在斷開處給放大電路加 ff0的信號(hào)的信號(hào)Ui，且規(guī)，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)定其極性，然后根據(jù) Ui的極性的極性 Uo的極性的極性 U

7、f的極性的極性 在多數(shù)正弦波振蕩電在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量路中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。和反饋量均為電壓量。 iU極性？極性？ 若若Uf與與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。5. 分類分類常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1) RC正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫以下以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫幾百幾百兆赫兆赫3) 石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定二、二、RC 正弦波

8、振蕩電路正弦波振蕩電路1. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段低頻段高頻段高頻段900 0Ff，Uf900 Ff，UfUo.Uf.I.Uo.Uf.I. 在頻率從在頻率從0中必有一個(gè)頻率中必有一個(gè)頻率f0，F(xiàn)0。CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCF1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當(dāng)當(dāng) f=f0時(shí)，不但時(shí)，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。F)( j31 21000ffffFRCf，則令二、二、RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1)是否可用共射放大電路？是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？是否可用共集放大電路？3)是

9、否可用共基放大電路？是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級共射放大電路？是否可用兩級共射放大電路？2. 電路組成電路組成 應(yīng)應(yīng)為為RC 串并聯(lián)網(wǎng)路配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于串并聯(lián)網(wǎng)路配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于阻趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。的放大電路。不符合相位條件不符合相位條件不符合不符合幅值幅值條件條件輸入電阻小、輸出輸入電阻小、輸出電阻大，影響電阻大，影響f0 可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使電壓放大倍數(shù)大于電壓放大倍數(shù)大于3，且，且Ri大、大、Ro小，對小，對f0影響小影響小3. RC橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）橋式

10、正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。 因同相比例運(yùn)算電路有非常好的線性度，故因同相比例運(yùn)算電路有非常好的線性度，故R1或或Rf可用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。可用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。1f2RR (3)(3)反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò)(1)(1)放大電路（放大電路（R Ri i大、大、RoRo?。┬。┯蛇\(yùn)放由運(yùn)放A A、R R1 1、R Rf f組成組成同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路11RRAfV(2)(2)反饋網(wǎng)絡(luò)（反饋網(wǎng)絡(luò)（正反饋正反饋）由由RCRC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成電路組成電路組成工作原

11、理工作原理此時(shí)若放大電路的電壓增益為此時(shí)若放大電路的電壓增益為 用用瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法判斷可知，判斷可知，電路滿足相位平衡條件電路滿足相位平衡條件則振蕩電路滿足振幅平衡條件則振蕩電路滿足振幅平衡條件0f 當(dāng)當(dāng)012ffRC時(shí)，時(shí)， n2fa (+)(+)(+)(+)Av311f RRAV1313 VVFA電路可以輸出頻率為電路可以輸出頻率為 的正弦波的正弦波RCf 210 RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波(1)采用非線性元件采用非線性元件穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施4熱敏元件熱敏元件Rf負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻

12、熱敏電阻起振時(shí)，起振時(shí)，311f RRAV即即1 VVFA熱敏電阻的作用熱敏電阻的作用 oV oI 功功耗耗 fR 溫溫度度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA正正溫度系數(shù)溫度系數(shù)熱敏電阻熱敏電阻(2)采用非線性元件采用非線性元件穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施4二極管二極管 當(dāng)當(dāng)輸出幅值很小時(shí)輸出幅值很小時(shí)，電，電流小流小,二極管動(dòng)態(tài)電阻大二極管動(dòng)態(tài)電阻大, A3，有利于起振。有利于起振。 當(dāng)當(dāng)輸出幅值較大時(shí)輸出幅值較大時(shí)，電流電流大大,二極管動(dòng)態(tài)電阻小二極管動(dòng)態(tài)電阻小, A隨之隨之下降，輸出幅值趨于穩(wěn)定。下降，輸出幅值趨于穩(wěn)定。11fDVRrAR 4.4.頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器頻率可調(diào)

13、的文氏橋振蕩器 改變電容以粗調(diào)，改變電改變電容以粗調(diào)，改變電位器滑動(dòng)端以微調(diào)。位器滑動(dòng)端以微調(diào)。同軸同軸電位器電位器討論一：討論一：合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路討論二：討論二：判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？RC 移項(xiàng)式電路移項(xiàng)式電路1) RC 移相電路有幾級才可能產(chǎn)生正弦波振蕩？移相電路有幾級才可能產(chǎn)生正弦波振蕩？2) 若若R 和和C 互換呢？互換呢？等效阻抗等效阻抗LRCLRCZ jj1)j(j1 等效損耗電阻等效損耗電阻)1j(CLRCLZ 一般有一般有LR 則則CQLQRCLZ000 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，LC10電路

14、發(fā)生諧振電路發(fā)生諧振。012fLC為諧振頻率為諧振頻率諧振時(shí)阻抗最大且為純阻性諧振時(shí)阻抗最大且為純阻性其中其中CLRRCRLQ1100 為為品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)三、三、LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 1. LC并聯(lián)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性網(wǎng)絡(luò)的選頻特性o 當(dāng)外加信號(hào)的角頻率等于回路的諧振角頻率時(shí)，回路發(fā)生諧當(dāng)外加信號(hào)的角頻率等于回路的諧振角頻率時(shí)，回路發(fā)生諧振，此時(shí)等小阻抗最大，且為純阻性；當(dāng)振，此時(shí)等小阻抗最大，且為純阻性；當(dāng) 時(shí)，回時(shí)，回路的等效電抗呈感性；當(dāng)路的等效電抗呈感性；當(dāng) 時(shí)，回路的等效電抗呈容時(shí)，回路的等效電抗呈容性。性。o 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q值越高，越大，頻率特性越尖銳，選頻特性越

15、好。值越高，越大，頻率特性越尖銳，選頻特性越好。0ff0ff 構(gòu)成正弦波構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡振蕩電路最簡單的做法是通單的做法是通過變壓器引入過變壓器引入反饋。反饋。附加相移附加相移LC選頻放大電路選頻放大電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 當(dāng)當(dāng)f=f0時(shí)，時(shí)，電壓放大倍電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最數(shù)的數(shù)值最大，且附加大，且附加相移為相移為0。放大電路放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)Uo.ubeZAr 2. 變壓器反饋式變壓器反饋式電路電路)(0iffUfUC1是必要的嗎？是必要的嗎？特點(diǎn)：易振，波形較好；特點(diǎn)：易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。率穩(wěn)定性不高。 分析電路是

16、否可能產(chǎn)生分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：正弦波振蕩的步驟：1) 是否存在組成部分是否存在組成部分2) 放大電路是否能正常工作放大電路是否能正常工作3) 是否滿足相位條件是否滿足相位條件 為為使使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。式電路。必須有合適的同銘端！必須有合適的同銘端！oUA.A.若中間點(diǎn)交流接地若中間點(diǎn)交流接地, ,則首則首端與尾端相位相反。端與尾端相位相反。C1C2首首端端尾尾端端中中間間端端L電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式C首首端端尾尾端端中中間間端端L1L2電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式 中間端的瞬時(shí)電位一定在中間端的瞬時(shí)電位一定在

17、首、尾端電位之間。首、尾端電位之間。三點(diǎn)的相位關(guān)系三點(diǎn)的相位關(guān)系B.B.若首端或尾端交流接地若首端或尾端交流接地, ,則則其他兩端相位相同。其他兩端相位相同。 總結(jié)總結(jié): :三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路3. 電感反饋式電路電感反饋式電路fUfU反饋電壓取自哪個(gè)線圈？反饋電壓取自哪個(gè)線圈？反饋電壓的極性？反饋電壓的極性？)(0iffUfU 電感的三個(gè)抽頭分別接晶電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱之為電體管的三個(gè)極，故稱之為電感三點(diǎn)式電路。感三點(diǎn)式電路。iUoUoU3. 電感反饋式電路電感反饋式電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：N1N2耦合緊密，易耦合緊密，易振，振幅大，振，振幅大，C 用可調(diào)電容用可調(diào)電

18、容可獲得較寬范圍的振蕩頻率?？色@得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。波形較差，常含有高次諧波。 由于反饋電壓取自電感，電感對高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的由于反饋電壓取自電感，電感對高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。容反饋式電路。4. 電容反饋式（電容三點(diǎn)式）電路電容反饋式（電容三點(diǎn)式）電路iUfU)(2121210CCCCLf 若要振蕩頻率高，則若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)?shù)娜≈稻鸵?。?dāng)電容電容減減小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容將并聯(lián)在小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容將并聯(lián)在

19、C1和和C2上，影上，影響振蕩頻率。響振蕩頻率。LCfCCCC21 021，則且若特點(diǎn)：特點(diǎn)：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。C與放大電路參數(shù)無關(guān)與放大電路參數(shù)無關(guān)作用？作用？oU仍然由仍然由LCLC并聯(lián)諧振電并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)C1C2首首端端尾尾端端中中間間端端L電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式C首首端端尾尾端端中中間間端端L1L2電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式諧振回路的三個(gè)引出諧振回路的三個(gè)引出端與三極管的三個(gè)電端與三極管的三個(gè)電極相連極相連(指交流連接指交流連接),其中兩個(gè)同性質(zhì)電抗其中兩個(gè)同性質(zhì)電抗的公共點(diǎn)與發(fā)射極相的公共點(diǎn)

20、與發(fā)射極相連連,而另一個(gè)異性電抗而另一個(gè)異性電抗則連在集電極與基極則連在集電極與基極間。間。 總結(jié)總結(jié): :三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路 總結(jié)總結(jié): :三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路C1C2首首端端尾尾端端中中間間端端L電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式C首首端端尾尾端端中中間間端端L1L2電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式討論三討論三同銘端？同銘端？iU能產(chǎn)生正弦能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？波振蕩嗎？注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1. 放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；2. 斷開反饋，在斷開處加斷開反饋，在斷開處加 f=f0的輸入電壓；的輸入電壓；3. 找出在哪個(gè)元件上獲得

21、反饋電壓，是否能取代輸入電壓。找出在哪個(gè)元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。極板間加電場極板間加電場極板間加機(jī)械力極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場晶體產(chǎn)生電場壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)交變電壓交變電壓機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)交變電壓交變電壓 機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高當(dāng)交變電壓頻率當(dāng)交變電壓頻率 = 固有頻率時(shí)，振幅最大。固有頻率時(shí)，振幅最大。 壓電諧振壓電諧振四、石英晶體正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路 1. 石英晶體的特點(diǎn)石英晶體的特點(diǎn)SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。四、石英晶體正弦波振蕩

22、電路四、石英晶體正弦波振蕩電路 1. 石英晶體的特點(diǎn)石英晶體的特點(diǎn)容性容性感性感性阻性阻性0sp1 2CCffLC因，故 一般一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的為幾百，石英晶體的Q可達(dá)可達(dá)104106；前者；前者f/f為為105，后者可達(dá)，后者可達(dá)10101011。LCf 21s 串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振 晶體等效阻抗為純阻性晶體等效阻抗為純阻性0p121CCLCf 并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振0s1CCf 實(shí)際使用時(shí)外接一小電容實(shí)際使用時(shí)外接一小電容Cs則新的諧振頻率為則新的諧振頻率為s0s121CCCLCf 由于由于s0CCC s0s1CCCf 由此看出由此看出 )( 21s0ssCCCff；時(shí)

23、時(shí)， 0 pssffC sss ffC 時(shí)時(shí)，調(diào)整調(diào)整之之間間變變化化和和在在可可使使 psssfffC 2. 電路電路 石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？ 是哪種典型的正弦波振蕩是哪種典型的正弦波振蕩電路？電路？ 石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？ 兩級放大電路分別為哪種兩級放大電路分別為哪種基本接法？基本接法？ C1的作用？的作用？（1）并聯(lián)型電路）并聯(lián)型電路（2）串聯(lián)型電路）串聯(lián)型電路+8.2 8.2 電壓比較器電壓比較器一、概述一、概述二、單限比較器二、單限比較器三、滯回比較器三、滯回比較器四、窗口比較器四、窗口比較器五、集成電壓比較器五、集成電壓比較器1、學(xué)會(huì)識(shí)別

24、電壓比較器；、學(xué)會(huì)識(shí)別電壓比較器；2、熟悉常見的電壓比較器；、熟悉常見的電壓比較器；3、掌握電壓比較器的分析方法；、掌握電壓比較器的分析方法；4、學(xué)習(xí)在已知電壓傳輸特性的條件下組成電壓、學(xué)習(xí)在已知電壓傳輸特性的條件下組成電壓比較器的方法。比較器的方法。本節(jié)課的教學(xué)目的：本節(jié)課的教學(xué)目的：一、概述一、概述1. 電壓比較器的功能電壓比較器的功能： 比較電壓的大小。是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電比較電壓的大小。是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路，廣泛用于各種報(bào)警電路。路，廣泛用于各種報(bào)警電路。 2. 電壓比較器的描述方法電壓比較器的描述方法 :電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uOf(uI)電壓傳輸特

25、性的三個(gè)要素：電壓傳輸特性的三個(gè)要素：（1）輸出高電平）輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL（2）閾值電壓）閾值電壓UT（3）輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向）輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)果，輸入電壓是連續(xù)的模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入只有高電平和低電平兩種情況。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓電壓稱為閾值電壓UT 。3. 幾種常用的電壓比較器幾種常用的電壓比較器（1）單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓）單限比較器：只有一個(gè)閾值電壓（3）窗口比較器：）窗口比較器： 有兩個(gè)

26、閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。（2）滯回比較器：具有滯回特性）滯回比較器：具有滯回特性 輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷簡握{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷篢2T1UUU4 4、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運(yùn)放處于開環(huán)或僅引入正反饋電路特征：集成運(yùn)放處于開環(huán)或僅引入正反饋集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)1) 凈輸入電流為凈輸入電流為02) uP uN時(shí)，時(shí)， uOU

27、OM uP 0 時(shí)時(shí) uO UOM; uI 0 時(shí)時(shí) uO UOM 集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)放的輸入端，需加輸入端限幅電路。放的輸入端，需加輸入端限幅電路。集成運(yùn)放的凈輸入集成運(yùn)放的凈輸入電壓最大值為電壓最大值為UDvIvO- -+A+VCC-VEEvIOT 2 3 4 ttvOVOHOVOL 輸入為正負(fù)對稱的正弦波時(shí)，輸入為正負(fù)對稱的正弦波時(shí)，輸出為方波。輸出為方波。電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vO VOH VOL vI O （同相過零比較器）（同相過零比較器）輸出限幅電路輸出限幅電路 為適應(yīng)負(fù)載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅

28、電路。為適應(yīng)負(fù)載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1)UOH UOL UZUOH UZ UOL UD 不可缺少！不可缺少！uo/輸出限幅電路輸出限幅電路uO UZ（1）保護(hù)輸入端）保護(hù)輸入端（2）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換）加速集成運(yùn)放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換電壓比較器的分析方法：電壓比較器的分析方法：（1 1）寫出寫出 uP、uN的表達(dá)式，的表達(dá)式，令令uP uN，求解出的，求解出的 uI即為即為UT；（2 2）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；（3 3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定）根據(jù)輸入電壓

29、作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出輸出電壓電壓的躍變方向。的躍變方向。2. 一般單限比較器一般單限比較器得令, 0PNI211REF212NuuuRRRURRRu（1）若要）若要UTURH時(shí)，時(shí)，uO1= uO2= UOM，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止；截止； uO= UZ。2.當(dāng)當(dāng)uIURH時(shí)，時(shí)，uO2= uO1= UOM，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止；截止； uO= UZ 。3.當(dāng)當(dāng)URLuI URH時(shí)，時(shí)， uO1= uO2= UOM，D1、D2均截止；均截止； uO= 0。討論三討論三 已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們各為哪種

30、電壓比較器；輸入電壓為們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sint (V)，畫出各，畫出各電路輸出電壓的波形。電路輸出電壓的波形。 你能分別組成具有圖你能分別組成具有圖示電壓傳輸特性的電壓示電壓傳輸特性的電壓比較器電路嗎？比較器電路嗎？同相輸入同相輸入單限比較器單限比較器反相輸入反相輸入滯回比較器滯回比較器窗口窗口比較器比較器8.3 8.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路一、常見的非正弦波一、常見的非正弦波二、矩形波發(fā)生電路二、矩形波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路五、波形變換電路五、波形變換電路本節(jié)課的教學(xué)目的：本節(jié)課的教學(xué)目的：1、理解非正弦

31、波發(fā)生電路的組成、工作原理、理解非正弦波發(fā)生電路的組成、工作原理、波形分析及主要參數(shù)的物理意義；波形分析及主要參數(shù)的物理意義；2、學(xué)會(huì)分析集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析方法；、學(xué)會(huì)分析集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析方法；3、了解波形變換的方法。、了解波形變換的方法。一、常見的非正弦波一、常見的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波鋸齒波鋸齒波尖頂波尖頂波階梯波階梯波矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過波形變換得到其它波形。二、矩形波發(fā)生電路二、矩形波發(fā)生電路 輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫態(tài)；若輸出為高電平時(shí)定輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫態(tài)；若輸出為高電平時(shí)定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。

32、義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。1. 基本組成部分基本組成部分 （1）開關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種）開關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種情況，稱為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器。情況，稱為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器。 （2）反饋網(wǎng)絡(luò)：自控，在輸出為某一狀態(tài)時(shí)孕）反饋網(wǎng)絡(luò)：自控，在輸出為某一狀態(tài)時(shí)孕育翻轉(zhuǎn)成另一狀態(tài)的條件。應(yīng)引入反饋。育翻轉(zhuǎn)成另一狀態(tài)的條件。應(yīng)引入反饋。 （3）延遲環(huán)節(jié)：使得兩個(gè)狀態(tài)均維持一定的時(shí)）延遲環(huán)節(jié)：使得兩個(gè)狀態(tài)均維持一定的時(shí)間，決定振蕩頻率。間，決定振蕩頻率。利用利用RC電路實(shí)現(xiàn)。電路實(shí)現(xiàn)。2. 2. 電路組成電路組成Z211TURRRU正向充電：正向充

33、電： uO（+UZ）RC地地反向充電：反向充電： 地地C R uO（UZ）RC 回路回路ZU滯回比較器滯回比較器ZU3. 工作原理：分析方法工作原理：分析方法 設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，看是否能自動(dòng)翻設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，看是否能自動(dòng)翻轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。 電路合閘通電，分析電路是否有兩個(gè)暫態(tài)，而無電路合閘通電，分析電路是否有兩個(gè)暫態(tài)，而無穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)。求出、終了值、時(shí)間常數(shù)，根據(jù)三要素，即起始值)21ln(2213RRCRT%50kTT占空比脈沖寬度脈沖寬度4. 波形分析波形分析3( )()()()tR Cc tOvVVVeZ211TURRRU 正向充電和反向充電時(shí)間常數(shù)可正向充電和反向充電時(shí)間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。調(diào)，占空比就可調(diào)。5. 占空比可調(diào)