《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》cha

1、.第九章 第470頁起：9.6.1 9.6.2 9.6.5 .9 9 信號處理與信號產(chǎn)生電路信號處理與信號產(chǎn)生電路9.1 濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類9.3 高階有源濾波電路高階有源濾波電路*9.4 開關(guān)電容濾波器開關(guān)電容濾波器9.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件正弦波振蕩電路的振蕩條件9.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路9.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.8 非正弦信號產(chǎn)生電路非正弦信號產(chǎn)生電路.)()()(iosVsVsA j s)(je)j ()j ( AA)()j ( A)j ( A)( )( d)(d)(s .c01

2、)( sAsA 2c0)(1)j ( AA1f01RRA RC1c . 低通電路中的低通電路中的R和和C交換交換位置便構(gòu)成高通濾波電路位置便構(gòu)成高通濾波電路.1fF1RRAV )()(PoFsVsVAV )(/1/1)(APsVsCRsCsV RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()(oA 0)()(PA RsVsV)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV .F0VAA RC1c )()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 2cn22c0)( sQsAsA時時，即即當當 3 03 FF VVAA. j s2c22c0

3、)()(11lg20)j (lg20QAA 2cc)(1arctg)( Q.2n0)/(1)(cAjA .2cc220)( sQssAsA2c22c0)(1)(1lg20)j (lg20QAA .2n0)/(1)( cAjA 歸一化幅頻響應(yīng)歸一化幅頻響應(yīng).11H1CR 22L1CR HL . 2FF)()-(31)(sCRsCRAsCRAsAVV FF0-3VVAAA RC10 F31VAQ 20000)(1)( sQsQsAsA .HL .雙雙T T帶阻濾波電路帶阻濾波電路.阻濾波電路的幅頻特性阻濾波電路的幅頻特性 .fiaXXX 1 FA， faXX ， iXoXfafa AFFAFA1)

4、()( FA2)()(fan .起振條件起振條件2. 起振和穩(wěn)幅起振和穩(wěn)幅 # 振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號就能起振，起振的振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？信號源來自何處？電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動1)()( FA2)()(fan 當輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增當輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。加，否則波形將出現(xiàn)失真。 噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率 0 0的噪聲信號被的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。放大，成為振蕩電路

5、的輸出信號。 穩(wěn)幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，穩(wěn)幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從使振幅平衡條件從 回到回到1 AF。 1 AF.4放大電路（包括放大電路（包括負反饋放大電路負反饋放大電路）3. 振蕩電路基本組成部分振蕩電路基本組成部分4反饋網(wǎng)絡(luò)（反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的構(gòu)成正反饋的）4選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個頻率滿足相位平衡條件的一個頻率。經(jīng)常與反饋。經(jīng)常與反饋 網(wǎng)絡(luò)合二為一。）網(wǎng)絡(luò)合二為一。）4穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié).9.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1. 電路組成電路組成2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的

6、選頻特性3. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施.1. 電路組成電路組成反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)RC橋式振蕩電路橋式振蕩電路.反饋系數(shù)反饋系數(shù)2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性)()()(ofsVsVsFV 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)又又212ZZZ 2)(31sCRsCRsCR j s且令且令RC10 則則)( j3100 VF2002)(31 VF相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)3)(arctg00f .2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性當當2002)(31 VF幅頻響應(yīng)有最大值幅頻響應(yīng)有最大值3)(arctg00f RCffRC2

7、1 100 或或 31max VF相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)0f .3. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理此時若放大電路的電壓增益為此時若放大電路的電壓增益為 用瞬時極性法判斷可知，用瞬時極性法判斷可知，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 當當RC10 時，時，2fan 311f 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RCf210 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.采用非線性元件采用非線性元件4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施4熱敏元件熱敏元件

8、熱敏電阻熱敏電阻起振時，起振時，311f RRAV即即1 VVFA熱敏電阻的作用熱敏電阻的作用 oV oI 功耗功耗 fR 溫度溫度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA.采用非線性元件采用非線性元件4二極管二極管穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理 oV3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA31132 RRRAV起振時起振時聯(lián)支路的等效電阻聯(lián)支路的等效電阻并并和和、是是其中其中2133DD RR 3R4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié).采用非線性元件采用非線性元件4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施4場效應(yīng)管（場效應(yīng)管（JFET）31DS3p3 RRRAV穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理 oV )(GS負負值值V DSR1

9、 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA34 CRD、整流濾波整流濾波T 壓控電阻壓控電阻3 VA vDS iD vGS=0V -1V -2V -3V 可變電阻區(qū)，可變電阻區(qū)，斜率隨斜率隨vGS不不同而變化同而變化.9.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路9.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路.9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路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 當當 時

10、，時，LC10 電路諧振。電路諧振。LC10 為諧振頻率為諧振頻率諧振時諧振時阻抗最大，且為純阻性阻抗最大，且為純阻性其中其中CLRRCRLQ1100 為品質(zhì)因數(shù)為品質(zhì)因數(shù)同時有同時有scIQI 即即sLcIII 1. 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路.9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路阻抗頻率響應(yīng)阻抗頻率響應(yīng)（a）幅頻響應(yīng)）幅頻響應(yīng) （b）相頻響應(yīng)）相頻響應(yīng) .9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路2. 選頻放大電路選頻放大電路.9.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路 雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于LC諧振電路的諧振電路的Q值很高，值很高，選頻特性好，

11、所以仍能選出選頻特性好，所以仍能選出 0的正弦波信號。的正弦波信號。1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)2. 相位平衡條件相位平衡條件3. 幅值平衡條件幅值平衡條件4. 穩(wěn)幅穩(wěn)幅5. 選頻選頻 通過選擇高通過選擇高增益的場效應(yīng)管和調(diào)增益的場效應(yīng)管和調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足1 FA使電路可以起振。使電路可以起振。 BJT進入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，進入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，從而幅值不再增加，達到穩(wěn)幅目的。從而幅值不再增加，達到穩(wěn)幅目的。（定性分析）（定性分析）.9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路仍然由仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)A. 若中

12、間點交流接地，則首端與尾端若中間點交流接地，則首端與尾端 相位相反。相位相反。1. 三點式三點式LC并聯(lián)電路并聯(lián)電路 中間端的瞬時電位一定在首、尾端中間端的瞬時電位一定在首、尾端電位之間。電位之間。三點的相位關(guān)系三點的相位關(guān)系B. 若首端或尾端交流接地，則其他兩若首端或尾端交流接地，則其他兩 端相位相同。端相位相同。.9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路2. 電感三點式振蕩電路電感三點式振蕩電路.9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路3. 電容三點式振蕩電路電容三點式振蕩電路.9.8 非正弦信號產(chǎn)生電路非正弦信號產(chǎn)生電路9.8.2 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路9.8.3 鋸齒波產(chǎn)生電

13、路鋸齒波產(chǎn)生電路9.8.1 電壓比較器電壓比較器單門限電壓比較器單門限電壓比較器遲滯比較器遲滯比較器集成電壓比較器集成電壓比較器.9.8.1 電壓比較器電壓比較器，由于，由于|vO |不可能超過不可能超過VM ，特點：特點：時時， 0MIAVv 1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（1）過零比較器）過零比較器開環(huán)，開環(huán)，虛短虛短不成立不成立增益增益A0大于大于105CCOEEVvV MI0OVvAv （忽略了放大器輸出級的飽和壓降）（忽略了放大器輸出級的飽和壓降）MOmaxVv 所以所以當當 |+VCC | = |-VEE | =VM = 15V，A0=105 時，時，0mV15. 0101

14、5 50M AV可以認為可以認為vI 0 時，時， vOmax = +VCCvI 0 時，時， vOmax = -VEE（過零比較器）（過零比較器）運算放大器工作在非線性狀態(tài)下運算放大器工作在非線性狀態(tài)下 MCCEE VVV 假設(shè)假設(shè).9.8.1 電壓比較器電壓比較器特點：特點：1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（1）過零比較器）過零比較器開環(huán)，開環(huán)，虛短虛短不成立不成立增益增益A0大于大于105CCOEEVvV 輸入為正負對稱的正弦輸入為正負對稱的正弦波時，輸出為方波。波時，輸出為方波。電壓傳輸特性電壓傳輸特性.9.8.1 電壓比較器電壓比較器1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（2）

15、門限電壓不為門限電壓不為零的比較器零的比較器電壓傳輸特性電壓傳輸特性（門限電壓為（門限電壓為VREF）.9.8.1 電壓比較器電壓比較器1. 單門限電壓比較器單門限電壓比較器（2）門限電壓不為門限電壓不為零的比較器零的比較器（門限電壓為（門限電壓為VREF）(a) VREF0時時(b) VREF2V時時 (c) VREF4V時時 vI為峰值為峰值6V的三角波，設(shè)的三角波，設(shè)VCC12V，運放為理想器件。，運放為理想器件。 .解：解：例例圖示為另一種形式的單門限電壓比較器，試求出其門限電圖示為另一種形式的單門限電壓比較器，試求出其門限電壓壓(閾值電壓閾值電壓)VT，畫出其電壓傳輸特性。設(shè)運放輸出

16、的高、，畫出其電壓傳輸特性。設(shè)運放輸出的高、低電平分別為低電平分別為VOH和和VOL。 利用疊加原理可得利用疊加原理可得I211REF212pvvRRRVRRR 理想情況下，輸出電壓發(fā)生跳變理想情況下，輸出電壓發(fā)生跳變時對應(yīng)的時對應(yīng)的vPvN0，即，即0I1REF2 vRVR門限電壓門限電壓REF12IT)(VRRV v.單門限比較器的抗干擾能力單門限比較器的抗干擾能力應(yīng)為高電平應(yīng)為高電平錯誤電平錯誤電平.9.8.1 電壓比較器電壓比較器2. 遲滯比較器遲滯比較器（1）電路組成電路組成（2）門限電壓門限電壓為為門門限限電電壓壓， Pv門限電壓門限電壓的的兩兩個個的的兩兩個個電電壓壓值值可可得得

17、有有關(guān)關(guān)，對對應(yīng)應(yīng)于于與與而而POOPvvvv)( OLOPI低電平低電平時，時，V vvv)( OHOPI高電平高電平時，時，V vvv21OH221REF1TRRVRRRVRV 21OL221REF1TRRVRRRVRV 上門限電壓上門限電壓下門限電壓下門限電壓回差電壓回差電壓21OLOH2TTT)(RRVVRVVV .9.8.1 電壓比較器電壓比較器2. 遲滯比較器遲滯比較器（3 3）傳輸特性傳輸特性21OH221REF1TRRVRRRVRV 21OL221REF1TRRVRRRVRV .解：解：（1）門限電壓）門限電壓（3）輸出電壓波形輸出電壓波形例例電路如圖所示，試求門限電壓，畫出傳

18、輸特性和圖電路如圖所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖c所示輸所示輸入信號下的輸出電壓波形。入信號下的輸出電壓波形。（2）傳輸特性）傳輸特性V521OH221REF1T RRVRRRVRVV521OL221REF1T RRVRRRVRV 0REF V0V 1O V.通過上述幾種電壓比較器的分析，可得出如下結(jié)論：通過上述幾種電壓比較器的分析，可得出如下結(jié)論：（1）用于電壓比較器的運放，通常工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)）用于電壓比較器的運放，通常工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)和非線性區(qū)，其輸出電壓只有高電平和非線性區(qū)，其輸出電壓只有高電平VOH和低電和低電VOL兩種情況。兩種情況。（2）一般用電壓傳輸特性來描述輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)）一般用電壓傳輸特性來描述輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。關(guān)系。（3）電壓傳輸特性的關(guān)鍵要素）電壓傳輸特性的關(guān)鍵要素 輸出電壓的高電平輸出電壓的高電平VOH和低電平和低電平VOL 門限電壓門限電壓 輸出電壓的跳變方向輸出電壓的跳變方向令令vPvN所求出的所求出的vI就是門限電壓就是門限電壓vI等于門限電壓時輸出電壓發(fā)生跳變等于門限電壓時輸出電壓發(fā)生跳變