波形發(fā)生電路和集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用

1、9.1 9.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路第第9 9章波形發(fā)生電路和集成運(yùn)放的非線性應(yīng)章波形發(fā)生電路和集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用用9.2 9.2 電壓比較電路電壓比較電路9.3 9.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路作業(yè)n自測：9-10，9-16，9-21，9-23n作業(yè)： 9-4，9-5，9-6，9-7，9-9，9-19， 9-21，9-24本章的重點(diǎn)：本章的重點(diǎn)： 正弦波振蕩電路的組成及振蕩條件的判斷。正弦波振蕩電路的組成及振蕩條件的判斷。 橋式橋式RC正弦波振蕩電路的組成和工作原理。正弦波振蕩電路的組成和工作原理。 LC正弦波振蕩電路的組成和工作原理。正弦波振蕩電路的組成和工作原理。 比較

2、器電壓傳輸特性的分析方法。比較器電壓傳輸特性的分析方法。 矩形波、三角波、鋸齒波振蕩電路的波形分析。矩形波、三角波、鋸齒波振蕩電路的波形分析。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn) 本章所講述的電路具有一定的綜合性，既含本章所講述的電路具有一定的綜合性，既含有集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的積分運(yùn)算電路，又含有集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的積分運(yùn)算電路，又含有集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的滯回比較器，因而有集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的滯回比較器，因而給學(xué)習(xí)帶來一定的困難。給學(xué)習(xí)帶來一定的困難。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)9.1 9.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路第第9 9章章 9.19.19. 1. 1 概述概述 由第由第7 7章可知，負(fù)反饋放

3、大電路在一定的條件章可知，負(fù)反饋放大電路在一定的條件下可能產(chǎn)生自激振蕩，使放大電路不能正常工作。下可能產(chǎn)生自激振蕩，使放大電路不能正常工作。所謂所謂自激振蕩自激振蕩是指：即使放大電路的輸入端不加是指：即使放大電路的輸入端不加信號，它的輸出端也會出現(xiàn)某一頻率和幅度的波信號，它的輸出端也會出現(xiàn)某一頻率和幅度的波形。也就是說，形。也就是說，在這個頻率點(diǎn)上，負(fù)反饋電路已在這個頻率點(diǎn)上，負(fù)反饋電路已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎答侂娐?。?jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎答侂娐贰?第第9 9章章 9.19.1 自激振蕩本是我們不希望看到的，但正弦自激振蕩本是我們不希望看到的，但正弦波發(fā)生電路就是利用這種自激振蕩的現(xiàn)象來產(chǎn)波發(fā)生電路就是利用這種自

4、激振蕩的現(xiàn)象來產(chǎn)生正弦信號。在正弦波發(fā)生電路中，人為地在生正弦信號。在正弦波發(fā)生電路中，人為地在電路中引入了電路中引入了正反饋正反饋。 第第9 9章章 9.19.1 正弦波發(fā)生電路的正弦波發(fā)生電路的框圖如圖框圖如圖9 91 1所示。所示。 圖圖9 91 1 正弦波發(fā)生電路的框圖正弦波發(fā)生電路的框圖是電路的輸入信號是電路的輸入信號 iX是電路的凈輸入信號是電路的凈輸入信號 idX是電路的反饋信號是電路的反饋信號 fX是電路的輸出信號是電路的輸出信號 oX在正弦波發(fā)生電路中，人為地接成正反饋。在正弦波發(fā)生電路中，人為地接成正反饋。 第第9 9章章 9.19.1圖圖9 91 1 正弦波發(fā)生電路的正弦

5、波發(fā)生電路的框圖框圖 即使輸入信號即使輸入信號 ，當(dāng)，當(dāng)反饋信號能完全代替原來的反饋信號能完全代替原來的凈輸入信號，即凈輸入信號，即時，仍可以產(chǎn)生輸出信號時，仍可以產(chǎn)生輸出信號 。由圖由圖9 91 1得：得： 0iXidfXXoXofXX FidoXX A因為因為 ，所以有所以有: : idfXXAF/ooXX或者或者1AF (9 (91)1) 圖圖9 91 1 正弦波發(fā)生電路的正弦波發(fā)生電路的框圖框圖9.1.1 概述 AF AF =1=1是是正弦波發(fā)生電路中能維持等幅自激振正弦波發(fā)生電路中能維持等幅自激振蕩的平衡條件蕩的平衡條件。因為，。因為，A A 、F F 是復(fù)數(shù)，所以式是復(fù)數(shù)，所以式（

6、9 91 1）包含）包含幅值條件幅值條件和和相位條件相位條件，即，即 為整數(shù)nnAFFA21（92）9.1.1 9.1.1 概述概述 要建立振蕩，或者說要建立振蕩，或者說“起振起振”，電路必須滿，電路必須滿足正反饋條件即：足正反饋條件即： ， 同時使反饋信號同時使反饋信號 大于凈輸入信號大于凈輸入信號 ，或，或者說者說 nFAAF2fXidX1AF（9 93 3） 只有這樣，才能使電路中自激振蕩和輸出只有這樣，才能使電路中自激振蕩和輸出信號由小到大建立起來，因此式（信號由小到大建立起來，因此式（9 93 3）是）是波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路起振的幅值條件起振的幅值條件。2.2.正弦波發(fā)生電路的組

7、成部分正弦波發(fā)生電路的組成部分 正弦波發(fā)生電路一般由以下四個基本部分組成：正弦波發(fā)生電路一般由以下四個基本部分組成：1) 1) 寬頻帶放大電路；寬頻帶放大電路；2) 2) 引入正反饋的反饋網(wǎng)絡(luò)；引入正反饋的反饋網(wǎng)絡(luò)；3) 3) 選頻網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)；4) 4) 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。3) 3) 選頻網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)；由于正弦波發(fā)生電路的輸出波形應(yīng)是單一頻率由于正弦波發(fā)生電路的輸出波形應(yīng)是單一頻率的正弦波，要求電路只在所需的頻率時才滿足的正弦波，要求電路只在所需的頻率時才滿足起振和維持振蕩的條件。因此，在環(huán)路中應(yīng)包起振和維持振蕩的條件。因此，在環(huán)路中應(yīng)包含一個具有選頻特性的選頻網(wǎng)絡(luò)。它既可設(shè)置含一個具

8、有選頻特性的選頻網(wǎng)絡(luò)。它既可設(shè)置在放大電路中，也可設(shè)置在正反饋網(wǎng)絡(luò)中。在放大電路中，也可設(shè)置在正反饋網(wǎng)絡(luò)中。在很多正弦波發(fā)生電路中，正反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻在很多正弦波發(fā)生電路中，正反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)實際上是同一個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)實際上是同一個網(wǎng)絡(luò)。4)4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)電路滿足起振條件起振后，輸出信號將隨時電路滿足起振條件起振后，輸出信號將隨時間逐漸增大。當(dāng)幅值增大到一定程度后，放間逐漸增大。當(dāng)幅值增大到一定程度后，放大電路中的晶體管進(jìn)入飽和或者截止區(qū)，輸大電路中的晶體管進(jìn)入飽和或者截止區(qū)，輸出波形將產(chǎn)生失真。所以在波形發(fā)生電路中出波形將產(chǎn)生失真。所以在波形發(fā)生電路中還必須有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，它的作用是在振蕩建

9、立還必須有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，它的作用是在振蕩建立后，使幅值條件從后，使幅值條件從 自動演變自動演變?yōu)闉?，輸出波形基本不失真。，輸出波形基本不失真。1AF1AF3.3.正弦波發(fā)生電路的分析方法正弦波發(fā)生電路的分析方法（1 1）分析電路的）分析電路的組成組成是否包含放大、反饋、選是否包含放大、反饋、選頻和穩(wěn)幅等基本環(huán)節(jié)；頻和穩(wěn)幅等基本環(huán)節(jié)；（2 2）分析）分析放大電路放大電路能否正常工作，是否有合能否正常工作，是否有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)且動態(tài)信號是否能夠輸入、輸適的靜態(tài)工作點(diǎn)且動態(tài)信號是否能夠輸入、輸出和放大；出和放大；（3 3）檢查電路能否滿足自激條件；）檢查電路能否滿足自激條件； 1 1） 關(guān)鍵在于檢查

10、關(guān)鍵在于檢查相位平衡條件，相位平衡條件，采用瞬時極采用瞬時極性法進(jìn)行判斷性法進(jìn)行判斷。 2 2） 檢查幅值平衡條件。檢查幅值平衡條件。 （4 4）估算振蕩頻率）估算振蕩頻率 （ ），它取決于選頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。），它取決于選頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。0f01 1） RCRC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路2 2） LCLC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路3 3）石英正弦波發(fā)生電路）石英正弦波發(fā)生電路 RCRC正弦波發(fā)生電路振蕩頻率較低，一般在正弦波發(fā)生電路振蕩頻率較低，一般在1MHz1MHz以下；以下；LCLC正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率都在正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率都在1MHz1MHz以上；以上； 石英晶體正弦波發(fā)生電路也可

11、等效為石英晶體正弦波發(fā)生電路也可等效為LCLC正弦波發(fā)生電正弦波發(fā)生電路，其特點(diǎn)是振蕩頻率十分穩(wěn)定。路，其特點(diǎn)是振蕩頻率十分穩(wěn)定。 正弦波發(fā)生電路分類正弦波發(fā)生電路分類9.1.2 RC9.1.2 RC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，RCRC正弦波發(fā)生電路又可分正弦波發(fā)生電路又可分為為RCRC串串/ /并聯(lián)電路式（橋式）、移相式和雙并聯(lián)電路式（橋式）、移相式和雙T T電電路式等類型，最常見的是路式等類型，最常見的是RCRC串串/ /并聯(lián)電路式。并聯(lián)電路式。 1 1RCRC串串/ /并聯(lián)電路的選頻特性并聯(lián)電路的選頻特性 圖所示電路由圖所示電路由 和和 的的串聯(lián)組合以及

12、串聯(lián)組合以及 和和 的并聯(lián)的并聯(lián)組合串聯(lián)組成，它在組合串聯(lián)組成，它在RCRC正弦正弦波發(fā)生電路中既是反饋網(wǎng)絡(luò)波發(fā)生電路中既是反饋網(wǎng)絡(luò)又是選頻網(wǎng)絡(luò)。又是選頻網(wǎng)絡(luò)。 1R1C2R2C)1()1 (112212112CRCRjRRCCUUofF 通常取通常取 ， ，有，有 RRR21CCC21)(3100jFRC100電路的特征角頻率電路的特征角頻率電路輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為電路輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為200)(91F（9 95 5）相頻特性為：相頻特性為： 3)(00arctgF(9(96)6)(3100jFF的幅頻特性為的幅頻特性為圖圖9 93 RC3 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的

13、頻率特性 時，時， 0 0FRC10F F幅值最大，幅值最大，其值為其值為1/3 1/3 200)(91F3)(00arctgF2 2 RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路（1 1）電路組成）電路組成 利用利用RCRC串、并聯(lián)電路和串、并聯(lián)電路和同相比例運(yùn)算電路可構(gòu)成同相比例運(yùn)算電路可構(gòu)成RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路。 RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路 圖中集成運(yùn)放和電阻圖中集成運(yùn)放和電阻RF、R構(gòu)成同相比例構(gòu)成同相比例放大電路放大電路。 RC橋式橋式2 2 RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路 RC RC

14、串、并聯(lián)電路為集成串、并聯(lián)電路為集成運(yùn)放引入了另一個反饋，運(yùn)放引入了另一個反饋，這個電路這個電路既是選頻網(wǎng)絡(luò)又既是選頻網(wǎng)絡(luò)又是反饋網(wǎng)絡(luò)是反饋網(wǎng)絡(luò)。 2 2 RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路（2 2）振蕩條件和起振條件）振蕩條件和起振條件1) 1) 產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件 端引入端引入正反饋正反饋。 )(fU（利用瞬時極性法分析）（利用瞬時極性法分析）所以電路滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。所以電路滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。 2 2 RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路圖圖9 94 RC4 RC橋式正弦波發(fā)橋式正弦波發(fā)生電路生電路 2 2 產(chǎn)生振蕩的起振條

15、件和幅產(chǎn)生振蕩的起振條件和幅值平衡條件值平衡條件同相比例電路電同相比例電路電壓增益為：壓增益為： 1RRAFu已知當(dāng)已知當(dāng) 時，時， 。 031F起振條件為起振條件為 1AF2RRF2 2 RCRC橋式正弦波發(fā)生電路橋式正弦波發(fā)生電路（3 3）振蕩的穩(wěn)幅和穩(wěn)頻）振蕩的穩(wěn)幅和穩(wěn)頻1) 1) 振蕩幅值的穩(wěn)定振蕩幅值的穩(wěn)定 對于實際的正弦波發(fā)生電路，電源電壓、溫度、對于實際的正弦波發(fā)生電路，電源電壓、溫度、濕度等外界因素的變化將導(dǎo)致晶體管和電路元件濕度等外界因素的變化將導(dǎo)致晶體管和電路元件參數(shù)發(fā)生改變，從而破壞維持振蕩的幅值平衡條參數(shù)發(fā)生改變，從而破壞維持振蕩的幅值平衡條件件 。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅

16、值，可以在放。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，可以在放大電路的負(fù)反饋回路中采用非線性元件來自動調(diào)大電路的負(fù)反饋回路中采用非線性元件來自動調(diào)整反饋的強(qiáng)弱。如溫控電阻。整反饋的強(qiáng)弱。如溫控電阻。1AF溫控電阻溫控電阻n采用采用負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的熱敏電阻RF當(dāng)輸出電壓當(dāng)輸出電壓UO增大時，增大時，RF上功耗增大，溫度上升，上功耗增大，溫度上升，阻值減小。阻值減小。Auf減小，使得減小，使得UO減小。減小。n也可選也可選正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)的的R 。同相比例電路電同相比例電路電壓增益為：壓增益為： 1RRAFu 2 2 振蕩頻率的穩(wěn)定振蕩頻率的穩(wěn)定 除了振蕩幅度需要穩(wěn)定之外，在實用電路中往往除了

17、振蕩幅度需要穩(wěn)定之外，在實用電路中往往要求正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率有一定的穩(wěn)定度，如要求正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率有一定的穩(wěn)定度，如射頻振蕩器、時鐘發(fā)生器都要求振蕩頻率十分穩(wěn)定。射頻振蕩器、時鐘發(fā)生器都要求振蕩頻率十分穩(wěn)定。 正弦波發(fā)生電路振蕩頻率穩(wěn)定的條件是相頻特性曲正弦波發(fā)生電路振蕩頻率穩(wěn)定的條件是相頻特性曲線線 F( )在在 0附近的斜率小于零，附近的斜率小于零，即即 。 00ddF 在在RCRC橋式正弦波發(fā)生電路中，同相比例放大電橋式正弦波發(fā)生電路中，同相比例放大電路的輸出電阻很小，可視為零，而輸入阻抗很大，路的輸出電阻很小，可視為零，而輸入阻抗很大，可以忽略其對可以忽略其對RCRC串、

18、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的影響。所以電路串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的影響。所以電路的振蕩頻率就是的振蕩頻率就是RCRC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征（諧振）串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征（諧振）頻率：頻率： （4 4）振蕩頻率）振蕩頻率 （ ）的計算）的計算0f0RCf210（9 99 9） RCRC正弦波發(fā)生電路通常只能用作低頻和中頻正弦波發(fā)生電路通常只能用作低頻和中頻正弦波發(fā)生電路（正弦波發(fā)生電路（ ）。 MHzHz 113 3RCRC移相式正弦波發(fā)生電路移相式正弦波發(fā)生電路RCRC移相式正弦波發(fā)生電路如下圖所示。移相式正弦波發(fā)生電路如下圖所示。（1 1）電路組成和振蕩條件的實現(xiàn)）電路組成和振蕩條件的實現(xiàn) 圖中放大電路是反相輸入圖中放大電路是

19、反相輸入的帶電壓并聯(lián)負(fù)反饋的運(yùn)放的帶電壓并聯(lián)負(fù)反饋的運(yùn)放電路，因此電路，因此 。180A 若需要滿足式相位平衡條件，若需要滿足式相位平衡條件，反饋網(wǎng)絡(luò)還必須在某一特定的頻反饋網(wǎng)絡(luò)還必須在某一特定的頻率點(diǎn)上使正弦電壓再移相率點(diǎn)上使正弦電壓再移相180180 ，使使0FA3 3RCRC移相式正弦波發(fā)生電路移相式正弦波發(fā)生電路（1 1）電路組成和振蕩條件的實現(xiàn)）電路組成和振蕩條件的實現(xiàn) 由于一節(jié)由于一節(jié)RC移相網(wǎng)絡(luò)可以移移相網(wǎng)絡(luò)可以移相相090，需要滿足產(chǎn)生，需要滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件，必須有振蕩的相位平衡條件，必須有三節(jié)或者三節(jié)以上的移相電路。三節(jié)或者三節(jié)以上的移相電路。此時，只需要調(diào)整電阻此

20、時，只需要調(diào)整電阻RF，就，就可以產(chǎn)生正弦波振蕩?？梢援a(chǎn)生正弦波振蕩。 3 3RCRC移相式正弦波發(fā)生電路移相式正弦波發(fā)生電路（2 2）振蕩頻率的定量計算）振蕩頻率的定量計算( (自學(xué)）自學(xué)）RCRC移相式正弦波發(fā)生電路一般用于振蕩頻率移相式正弦波發(fā)生電路一般用于振蕩頻率固定且穩(wěn)定性要求不高的場合，其頻率范圍固定且穩(wěn)定性要求不高的場合，其頻率范圍為幾為幾HzHz幾十幾十kHzkHz。4 4雙雙T T選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生電路選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生電路 雙雙T T選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生電路如圖發(fā)生電路如圖9 96 6所示。所示。 和和 為集成運(yùn)放引入正為集成運(yùn)放引入正反饋，雙反饋，雙T T網(wǎng)絡(luò)

21、則引入負(fù)網(wǎng)絡(luò)則引入負(fù)反饋，同時又是選頻網(wǎng)反饋，同時又是選頻網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。 FR1R雙雙T T網(wǎng)絡(luò)特征頻率為：網(wǎng)絡(luò)特征頻率為： RCf210圖圖9 96 64 4雙雙T T選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生電路選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生電路 圖圖9 96 6 調(diào)整正反饋網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)整正反饋網(wǎng)絡(luò)中的 可以改變正反饋量，使之可以改變正反饋量，使之既滿足起振要求，又不至既滿足起振要求，又不至于因正反饋過強(qiáng)而使波形于因正反饋過強(qiáng)而使波形嚴(yán)重失真。嚴(yán)重失真。 1R 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 和和 用來穩(wěn)用來穩(wěn)定輸出幅值。通常選穩(wěn)壓定輸出幅值。通常選穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓約為電路輸管的穩(wěn)定電壓約為電路輸出不失真正弦波峰峰值出不失真正弦波峰峰值的的1.51.

22、5倍。倍。 1VS2VS9.1.3 LC9.1.3 LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 LC LC正弦波發(fā)生電路通常用于產(chǎn)生高頻正弦波發(fā)生電路通常用于產(chǎn)生高頻(1MHz)(1MHz)正弦信號。正弦信號。LCLC和和RCRC正弦波發(fā)生電路組正弦波發(fā)生電路組成原則基本相同，只是選頻網(wǎng)絡(luò)采用成原則基本相同，只是選頻網(wǎng)絡(luò)采用可調(diào)諧可調(diào)諧的的LCLC回路回路。LCLC回路在諧振頻率時能提供較大回路在諧振頻率時能提供較大的增益，而其余頻率的信號則被大大衰減。的增益，而其余頻率的信號則被大大衰減。通過一個正反饋使整個發(fā)生電路在通過一個正反饋使整個發(fā)生電路在LCLC回路諧回路諧振頻率處形成一個可持續(xù)的振蕩。振頻

23、率處形成一個可持續(xù)的振蕩。 9.1.3 LC9.1.3 LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 1 1LCLC諧振回路的選頻諧振回路的選頻特性特性 LCLC正弦波發(fā)生電路中正弦波發(fā)生電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)大多采用的選頻網(wǎng)絡(luò)大多采用LCLC并聯(lián)諧振回路，如圖并聯(lián)諧振回路，如圖a a）所示所示。 可以推算出，電路的可以推算出，電路的諧振頻率諧振頻率為：為： CLp109.1.3 LC9.1.3 LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 由此可畫出由此可畫出LCLC并聯(lián)回路的并聯(lián)回路的諧振曲線和相頻特性，如圖諧振曲線和相頻特性，如圖b b）所示。）所示。 當(dāng)諧振時，當(dāng)諧振時，U U最大或者最大或者Z Z最大。當(dāng)最大。當(dāng)

24、 時，時，LCLC回回路呈感性；當(dāng)路呈感性；當(dāng) 時，時，LCLC回路呈容性?；芈烦嗜菪浴?009.1.3 LC9.1.3 LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 圖圖a a）的并聯(lián)）的并聯(lián)LCLC回路回路也可等效地畫成圖也可等效地畫成圖d d）的）的形式。在形式。在 的條件下的條件下1QpLL 2/QRRp9.1.3 LC9.1.3 LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 采用采用LCLC并聯(lián)諧振回路的并聯(lián)諧振回路的LCLC正弦波發(fā)生電路通正弦波發(fā)生電路通?？煞譃槌？煞譃樽儔浩黢詈鲜胶妥儔浩黢詈鲜胶蚅CLC三點(diǎn)式三點(diǎn)式兩大類。兩大類。 2 2變壓器耦合式變壓器耦合式LCLC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 根

25、據(jù)根據(jù)LCLC回路的端點(diǎn)接到三極管電極的不同方回路的端點(diǎn)接到三極管電極的不同方式，變壓器耦合式，變壓器耦合LCLC正弦波發(fā)生電路可分為正弦波發(fā)生電路可分為集電極集電極調(diào)諧、發(fā)射極調(diào)諧和基極調(diào)諧調(diào)諧、發(fā)射極調(diào)諧和基極調(diào)諧三種類型。三種類型。 （1 1）共射集電極調(diào)諧型變壓器耦合）共射集電極調(diào)諧型變壓器耦合 LCLC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路判斷電路是否能夠產(chǎn)生正弦波振蕩。判斷電路是否能夠產(chǎn)生正弦波振蕩。1) 1) 組成：組成：電路包含共射放電路包含共射放大、反饋網(wǎng)絡(luò)、大、反饋網(wǎng)絡(luò)、LCLC選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（利用三極管的和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（利用三極管的非線性實現(xiàn)）四個部分。非線性實現(xiàn)）四個部分

26、。 2)2)放大電路：放大電路：是典型的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，交流信是典型的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，交流信號能夠輸入、輸出和放大。號能夠輸入、輸出和放大。 （1）共射集電極調(diào)諧型變壓器耦合）共射集電極調(diào)諧型變壓器耦合LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路4) 4) 對于幅值平衡條件，一般情況下只要合理選擇對于幅值平衡條件，一般情況下只要合理選擇變壓器原、副邊線圈的匝數(shù)和其他電路參數(shù)，就很變壓器原、副邊線圈的匝數(shù)和其他電路參數(shù)，就很容易得到滿足。容易得到滿足。 3) 3) 滿足產(chǎn)生振蕩的相位滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。平衡條件。 (+)(-)各端各端相位相位關(guān)系關(guān)系如何？如何？同名端同相，異名端反相(+)(+)（2

27、）共基發(fā)射極調(diào)諧型變壓器耦合）共基發(fā)射極調(diào)諧型變壓器耦合 LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路1) 1) 振蕩電路的組成。振蕩電路的組成。 圖圖 9 99 92 2）放大電路能否正）放大電路能否正常放大判斷。常放大判斷。 3 3）相位平衡條件判斷。）相位平衡條件判斷。 若若(1)/(3)(1)/(3)交流接地，則交流接地，則(2)(2)與與(3)/(1)(3)/(1)同相；同相；若若(2)(2)交流接地，則交流接地，則(1)(1)與與(3)(3)反相。反相。(+)(+)(+)(+) （3）共射基極調(diào)諧型變壓器耦合）共射基極調(diào)諧型變壓器耦合 LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路1) 1) 振蕩電路的組成

28、。振蕩電路的組成。 2 2）放大電路能否正）放大電路能否正常放大判斷。常放大判斷。 3 3）相位平衡條件判斷。）相位平衡條件判斷。 (+)(-)(+)(+)3. LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路 將并聯(lián)將并聯(lián)LCLC回路中的電容回路中的電容C C或者電感或者電感L L一分為二一分為二（或設(shè)置中間抽頭），（或設(shè)置中間抽頭），LCLC回路就有三個端點(diǎn)?；芈肪陀腥齻€端點(diǎn)。 把這三個端點(diǎn)分別與三極管的三個極（或者把這三個端點(diǎn)分別與三極管的三個極（或者集成運(yùn)放的兩個輸入端和一個輸出端）相連，就集成運(yùn)放的兩個輸入端和一個輸出端）相連，就形成了形成了LCLC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路。這種電路又可三點(diǎn)

29、式正弦波發(fā)生電路。這種電路又可以分為以分為電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩類。電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩類。 （1）電感三點(diǎn)式）電感三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式LCLC正弦波正弦波發(fā)生電路如圖所示。圖發(fā)生電路如圖所示。圖中采用了中采用了NPNNPN型雙極型型雙極型晶體管和集電極調(diào)諧型晶體管和集電極調(diào)諧型LCLC并聯(lián)回路，可變電容并聯(lián)回路，可變電容器用于調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)LCLC振蕩頻率。振蕩頻率。（1）電感三點(diǎn)式）電感三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路相位平衡條件判斷。相位平衡條件判斷。 最后只要適當(dāng)選擇電最后只要適當(dāng)選擇電感感 和和 比值，就能使比值，就能使電路能滿足起

30、振的幅值電路能滿足起振的幅值條件。條件。 2L1L正弦波的振蕩頻率近似為正弦波的振蕩頻率近似為: : CLf210LLLL221其中，其中， 為諧振回路等效電感為諧振回路等效電感 L(+)(+)(+)（2）電容三點(diǎn)式）電容三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式LCLC正弦波正弦波振蕩電路如圖所示。振蕩電路如圖所示。 如果選擇合適的如果選擇合適的 和和 的比值，電路能滿足的比值，電路能滿足起振的幅值條件。通常起振的幅值條件。通常 和和 比值選為比值選為0.010.010.50.5左右。左右。 2C1C2C1C(+)(-)(+)例例9-1 9-1 三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路如圖所示

31、。三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路如圖所示。 這是一個電容三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路，選頻網(wǎng)絡(luò)為這是一個電容三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路，選頻網(wǎng)絡(luò)為并聯(lián)并聯(lián)LC諧振回路，放大電路為結(jié)型場效應(yīng)管組成的諧振回路，放大電路為結(jié)型場效應(yīng)管組成的共源電路。共源電路。通過瞬時極性法對反饋極性通過瞬時極性法對反饋極性進(jìn)行分析，可知選頻網(wǎng)絡(luò)引進(jìn)行分析，可知選頻網(wǎng)絡(luò)引入了正反饋，所以振蕩。入了正反饋，所以振蕩。(+)(-)(+)習(xí)題：習(xí)題：9-10判斷圖示電路能否振蕩，若不能則進(jìn)行改正圖。要求判斷圖示電路能否振蕩，若不能則進(jìn)行改正圖。要求不能改變放大電路的基本接法（共射、共基、共集）。不能改變放大電路的基本接法（共射、共基、共集）。不能

32、。不能。加集電極電阻加集電極電阻Rc及放大電路及放大電路輸入端的耦合輸入端的耦合電容。電容。 不能。不能。變壓器副邊與放大電路之間加耦合電容，改同名端。變壓器副邊與放大電路之間加耦合電容，改同名端。 9.1.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路 石英晶體振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度，適用石英晶體振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度，適用于于頻率穩(wěn)定性要求高頻率穩(wěn)定性要求高的電路。的電路。 通常通常RCRC正弦波發(fā)生電路不難獲得正弦波發(fā)生電路不難獲得0.1%0.1%的穩(wěn)定度，的穩(wěn)定度，適用于袖珍計算器中多位數(shù)字顯示（適用于袖珍計算器中多位數(shù)字顯示（1kHz1kHz）；）；LCLC正弦正弦波發(fā)生電路的穩(wěn)定

33、度在相當(dāng)長的時間內(nèi)能夠達(dá)到波發(fā)生電路的穩(wěn)定度在相當(dāng)長的時間內(nèi)能夠達(dá)到0.01%0.01%，能滿足無線電接收機(jī)和電視機(jī)的要求。，能滿足無線電接收機(jī)和電視機(jī)的要求。 如果要求頻率穩(wěn)定度如果要求頻率穩(wěn)定度高于高于1010-5-5的數(shù)量級，就必須的數(shù)量級，就必須采用石英晶體振蕩電路。采用石英晶體振蕩電路。 9.1.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路1 1石英諧振器的電特性石英諧振器的電特性 石英諧振器是利用石英晶石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)而制成的諧振體的壓電效應(yīng)而制成的諧振器件。將石英晶體按一定方器件。將石英晶體按一定方位切割成薄片后拋光和涂敷位切割成薄片后拋光和涂敷銀層，并作為兩個極引出管

34、銀層，并作為兩個極引出管腳，加以封裝，就構(gòu)成石英腳，加以封裝，就構(gòu)成石英諧振器。圖諧振器。圖a)a)和和b)b)為石英晶為石英晶體的符號和等效電路。體的符號和等效電路。 9.1.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路 石英晶體具有壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩電極石英晶體具有壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩電極加交變電壓，晶片中會產(chǎn)生機(jī)械振動和聲波，而加交變電壓，晶片中會產(chǎn)生機(jī)械振動和聲波，而機(jī)械振動又會在晶體表面產(chǎn)生交變電場，因而在機(jī)械振動又會在晶體表面產(chǎn)生交變電場，因而在一定頻率下晶片會產(chǎn)生共振。在一般情況下，無一定頻率下晶片會產(chǎn)生共振。在一般情況下，無論機(jī)械振動的振幅還是交變電場的振幅都非常小。論機(jī)械振

35、動的振幅還是交變電場的振幅都非常小。但當(dāng)交變電場的頻率為某一固定值時，振幅驟然但當(dāng)交變電場的頻率為某一固定值時，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振。這個特定頻率就是石英晶體的增大，產(chǎn)生共振。這個特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也叫固有頻率，也叫“諧振頻率諧振頻率”。 9.1.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路 當(dāng)石英晶體不振動時，用靜態(tài)電容當(dāng)石英晶體不振動時，用靜態(tài)電容C0來模擬，來模擬，其值通常為幾到幾十其值通常為幾到幾十pF。石英晶體振動時，用電。石英晶體振動時，用電感感L模擬晶片的慣性，模擬晶片的慣性，L的值為的值為10-3 10-2 ；用電容；用電容C模擬晶片的彈性，模擬晶片的彈性，C的值一般只

36、有的值一般只有0.00020.1pF；晶片振動時的摩擦損耗用電阻晶片振動時的摩擦損耗用電阻R來等效，其值一般來等效，其值一般為為100左右，理想值為左右，理想值為0。 從石英晶片的物理參數(shù)很穩(wěn)定，也可以看出利從石英晶片的物理參數(shù)很穩(wěn)定，也可以看出利用石英諧振器可以組成頻率穩(wěn)定度很高的振蕩電用石英諧振器可以組成頻率穩(wěn)定度很高的振蕩電路。路。 9.1.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路LCs1 當(dāng)忽略當(dāng)忽略R時，回路的等時，回路的等效電抗為：效電抗為： )(1)1(1)1(1020200CLCCCLCCLCCLCX電抗電抗X的頻率特性曲線如圖的頻率特性曲線如圖c）所示。）所示。 (9-30)01

37、CCsp2晶體振蕩電路晶體振蕩電路 圖圖 9161）并聯(lián)型晶體振蕩電路）并聯(lián)型晶體振蕩電路 石英晶體工作在石英晶體工作在 S 和和 P 之之間，即間，即X呈感性的頻段內(nèi)，呈感性的頻段內(nèi)，它和兩個外接電容它和兩個外接電容C1 和和C2構(gòu)構(gòu)成了電容三點(diǎn)式正弦波發(fā)生成了電容三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路。電路。 分析可知電路滿足相位平衡分析可知電路滿足相位平衡條件。條件。2) 串聯(lián)型晶體振蕩電路串聯(lián)型晶體振蕩電路 石英晶體工作在石英晶體工作在 S處。因為是串聯(lián)諧振，晶體相處。因為是串聯(lián)諧振，晶體相當(dāng)于一個純電阻，它接在電路的反饋網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)成正當(dāng)于一個純電阻，它接在電路的反饋網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)成正反饋，以滿足產(chǎn)生振蕩的

38、相位平衡條件。反饋，以滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件。 同時，它又是選頻網(wǎng)絡(luò)。調(diào)節(jié)電阻同時，它又是選頻網(wǎng)絡(luò)。調(diào)節(jié)電阻R的大小，可的大小，可使電路滿足幅值平衡條件。使電路滿足幅值平衡條件。 9.2 電壓比較電路電壓比較電路 電壓比較電路的功能是比較兩個電壓（如輸入電壓比較電路的功能是比較兩個電壓（如輸入電壓和參考電壓）的大小，并用輸出的高、低電平電壓和參考電壓）的大小，并用輸出的高、低電平表示比較結(jié)果。電壓比較電路在測量、控制以及波表示比較結(jié)果。電壓比較電路在測量、控制以及波形發(fā)生等許多方面有著廣泛的應(yīng)用。形發(fā)生等許多方面有著廣泛的應(yīng)用。 它的種類很多，如它的種類很多，如單門限比較電路單門限比較電路

39、，滯回比較滯回比較電路電路以及以及窗口比較電路窗口比較電路等等。等等。 9.2.1 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路圖圖 918 如果參考電壓如果參考電壓uR=0 。當(dāng)當(dāng)輸入電壓輸入電壓uI 略小于零時略小于零時，由于運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)，由于運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)，輸出電壓將達(dá)到正的最大輸出電壓將達(dá)到正的最大值值+UOM。 當(dāng)當(dāng)輸入電壓略大于零時輸入電壓略大于零時，輸出電壓將達(dá)到負(fù)，輸出電壓將達(dá)到負(fù)的最大值的最大值-UOM 。 +UOM 和和-UOM 分別為集成運(yùn)放飽和時的正負(fù)分別為集成運(yùn)放飽和時的正負(fù)向輸出電壓值。向輸出電壓值。 9.2.1 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路圖圖 919 可以

40、看出，使運(yùn)放輸出電壓發(fā)可以看出，使運(yùn)放輸出電壓發(fā)生跳變時對應(yīng)的輸入電壓稱為生跳變時對應(yīng)的輸入電壓稱為“閾值電壓閾值電壓”（也叫（也叫“門限電門限電壓壓”）UTH 。 它是根據(jù)它是根據(jù)臨界條件臨界條件u-=u+ 得到的。得到的。 這種設(shè)定參考電壓這種設(shè)定參考電壓UR=0的比較的比較電路叫電路叫“過零比較電路過零比較電路”，其傳，其傳輸特性如圖輸特性如圖919。9.2.1 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路 若參考電壓若參考電壓UR0，當(dāng)，當(dāng) 時，輸出電為時，輸出電為 ；當(dāng)當(dāng)uI 略大于略大于uR時，輸出電壓時，輸出電壓為為 ，其傳輸特性如圖，其傳輸特性如圖920所示。這里，閾值電壓所示。這里，

41、閾值電壓 。 RIUu OMUOMURTHUU圖圖 920 單門限電壓比較電路也可采用同相單門限電壓比較電路也可采用同相輸入接法，即把輸入電壓接到集成運(yùn)輸入接法，即把輸入電壓接到集成運(yùn)放的同相輸入端。這樣就獲得了輸出放的同相輸入端。這樣就獲得了輸出電壓跳變方向相反的電壓傳輸特性。電壓跳變方向相反的電壓傳輸特性。9.2.1 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路 在實際的比較電路中，在實際的比較電路中，為了防止輸入電壓過大，為了防止輸入電壓過大，損壞集成運(yùn)放輸入級的晶損壞集成運(yùn)放輸入級的晶體管，常在運(yùn)放輸入端接體管，常在運(yùn)放輸入端接入二極管限幅電路，雙向入二極管限幅電路，雙向限制運(yùn)放的輸入電壓，如

42、限制運(yùn)放的輸入電壓，如圖所示。圖所示。 輸入限幅保護(hù)的過零比較電路輸入限幅保護(hù)的過零比較電路9.2.1 單門限電壓比較電路單門限電壓比較電路 為了滿足負(fù)載的需要，為了滿足負(fù)載的需要，常在集成運(yùn)放的輸出端加常在集成運(yùn)放的輸出端加穩(wěn)壓管限幅電路，從而獲穩(wěn)壓管限幅電路，從而獲得合適的得合適的 和和 ，如，如圖圖b b）。電路的傳輸特性）。電路的傳輸特性如圖如圖c c）所示，）所示， 值等于值等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值 。由圖可見，在理想的情況由圖可見，在理想的情況下，輸出電壓跳變是在瞬下，輸出電壓跳變是在瞬間完成的。間完成的。 OHUOLUOuZU例例9-2 電路如圖所示，設(shè)穩(wěn)壓管電路如圖所示

43、，設(shè)穩(wěn)壓管VS 的穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓值UZ為為 6V。求閾值電壓。求閾值電壓 ，并畫出電路的電壓傳輸特性，并畫出電路的電壓傳輸特性。 解解: :電路為非零單門限電壓比較電路，輸出電電路為非零單門限電壓比較電路，輸出電壓發(fā)生跳變的條件是壓發(fā)生跳變的條件是: :0uu012RuRuIR此時有此時有: :因而有因而有: :THRIUURRu210uu當(dāng)當(dāng) 時，時， 。此時此時 ， 為高電為高電平，平， ；當(dāng)；當(dāng)時，時， ， 為低電為低電平，平， 。電路的。電路的電壓傳輸特性如圖電壓傳輸特性如圖b b）所示。所示。 THIUu0u uuOuZOUuTHIUu0uOuZOUu例例9-2補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題VURR

44、UREFT 212若若R R1 1=R=R2 2=5K=5K ，U UREFREF=2V=2V，穩(wěn)壓管輸出為穩(wěn)壓管輸出為 5V,5V,要求畫要求畫出電壓波形。出電壓波形。9.2.2 電壓比較電路的特點(diǎn)電壓比較電路的特點(diǎn)1 1集成運(yùn)放工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。集成運(yùn)放工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。 如圖如圖9 91818和圖和圖9 921a21a）、）、b b）中的集成運(yùn)放都工）中的集成運(yùn)放都工作在作在開環(huán)開環(huán)狀態(tài)。為了提高比較電路的靈敏度和響應(yīng)狀態(tài)。為了提高比較電路的靈敏度和響應(yīng)速度，在集成運(yùn)放中有時還引入正反饋，如滯回比速度，在集成運(yùn)放中有時還引入正反饋，如滯回比較電路中的集成運(yùn)放就是工作在較電路中

45、的集成運(yùn)放就是工作在正反饋正反饋狀態(tài)。狀態(tài)。 2 2電壓比較電路的輸入與輸出之間是非線性關(guān)系。電壓比較電路的輸入與輸出之間是非線性關(guān)系。 由于集成運(yùn)放工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)，只要由于集成運(yùn)放工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)，只要兩個輸入端之間有很小的差值電壓，輸出電壓就兩個輸入端之間有很小的差值電壓，輸出電壓就將達(dá)到正的最大值或者負(fù)的最大值。因此，集成將達(dá)到正的最大值或者負(fù)的最大值。因此，集成運(yùn)放的輸出與輸入呈現(xiàn)非線性關(guān)系。運(yùn)放的輸出與輸入呈現(xiàn)非線性關(guān)系。 9.2.2 電壓比較電路的特點(diǎn)電壓比較電路的特點(diǎn)3.電壓比較電路相當(dāng)于電壓比較電路相當(dāng)于一個受輸入信號一個受輸入信號uI控制的開關(guān)控制的開關(guān) 輸入信

46、號可以是模擬信號，但輸出輸入信號可以是模擬信號，但輸出uO只有兩種可能只有兩種可能:高電平高電平UOH和低電平和低電平UOL。當(dāng)輸入信號通過閾值。當(dāng)輸入信號通過閾值UTH時，時，輸出電壓從一個電平跳變到另一個電平。輸出電壓從一個電平跳變到另一個電平。 9.2.2 電壓比較電路的特點(diǎn)電壓比較電路的特點(diǎn) 我們可以通過我們可以通過電壓傳輸特性電壓傳輸特性，即，即輸入電壓輸入電壓uI和輸出和輸出電壓電壓uo的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系來描述電壓比較電路。來描述電壓比較電路。 為了正確畫出為了正確畫出電壓傳輸特性，必須求出三個要素：電壓傳輸特性，必須求出三個要素： 1.求出輸出電壓高電平求出輸出電壓高電平UOH

47、和低電平和低電平UOL。2.求出閾值電壓求出閾值電壓UTH，根據(jù)臨界條件，根據(jù)臨界條件U+=U-來確定。來確定。3.當(dāng)當(dāng)uI變化且經(jīng)過變化且經(jīng)過UTH時，時，uo躍變的方向。躍變的方向。9.2.3 滯回比較電路滯回比較電路 單門限電壓比較電路有兩個缺點(diǎn)：單門限電壓比較電路有兩個缺點(diǎn)：1 1、如果輸入變化非常緩慢，輸出的變化也可能相、如果輸入變化非常緩慢，輸出的變化也可能相當(dāng)慢；當(dāng)慢；2 2、如果輸入中帶有噪聲，當(dāng)輸入經(jīng)過閾值時，輸、如果輸入中帶有噪聲，當(dāng)輸入經(jīng)過閾值時，輸出可能發(fā)生多次跳變（如圖所示）。出可能發(fā)生多次跳變（如圖所示）。這兩個缺點(diǎn)都可以通過采用這兩個缺點(diǎn)都可以通過采用“正反饋正反

48、饋”得到彌補(bǔ)。得到彌補(bǔ)。 9.2.3 滯回比較電路滯回比較電路 由于采用了正反饋，比較電路具有了兩個閾由于采用了正反饋，比較電路具有了兩個閾值，分別取決于輸出所處的狀態(tài)。另外，不管輸值，分別取決于輸出所處的狀態(tài)。另外，不管輸入波形的變化速率如何，正反饋能保證輸出的迅入波形的變化速率如何，正反饋能保證輸出的迅速跳變。速跳變。 由于這種電路的輸出既與當(dāng)前的輸入電壓有由于這種電路的輸出既與當(dāng)前的輸入電壓有關(guān)，又與輸入的歷史狀態(tài)有關(guān)，所以叫做關(guān)，又與輸入的歷史狀態(tài)有關(guān)，所以叫做“滯回滯回比較電路比較電路”，又叫做，又叫做“施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器”。 9.2.3 滯回比較電路滯回比較電路1 1求閾值求

49、閾值 比較電路的輸出電壓發(fā)生跳變的臨界條件是：比較電路的輸出電壓發(fā)生跳變的臨界條件是：U+=U- 。 Iuu3223RRuRuRuOR9.2.3 滯回比較電路滯回比較電路ZOUu32231RRURuRUZRTH32232RRURuRUZRTH 可以看出，在滯回電壓比較電路中，可以看出，在滯回電壓比較電路中，存在兩個閾值。存在兩個閾值。3223RRuRuRuOR2 2分析輸出和輸入之間的關(guān)系分析輸出和輸入之間的關(guān)系 設(shè)設(shè) ， ，有，有 ， 。由于。由于電路中集成運(yùn)放是反相輸入，因此，當(dāng)電路中集成運(yùn)放是反相輸入，因此，當(dāng) 足夠負(fù)時足夠負(fù)時, , 為高電平為高電平 ， 。只有當(dāng)輸入。只有當(dāng)輸入 逐逐

50、漸增大并達(dá)到漸增大并達(dá)到 ， 發(fā)生跳變，這發(fā)生跳變，這是正向電壓傳是正向電壓傳輸特性。輸特性。 VUR0VUZ6VUTH21VUTH22IuOuVUuZO6VUuTH21Iu1THUOu圖圖 9 92424uI足夠小足夠小uO=+6VuR=0VUTH=+2VuIuO0+6V+2V圖圖 9 92424-6V2 2分析輸出和輸入之間的關(guān)系分析輸出和輸入之間的關(guān)系IuuI足夠大足夠大uO=-6VUTH=-2VuIuO0+6V-6V-2V3 3電壓傳輸特性電壓傳輸特性 輸出電壓的正跳變過程和負(fù)輸出電壓的正跳變過程和負(fù)跳變過程基本一致。圖中正向過跳變過程基本一致。圖中正向過程中程中abab段的變化和負(fù)向

51、過程中段的變化和負(fù)向過程中cdcd段的變化都十分迅速，近似于跳段的變化都十分迅速，近似于跳變。變。 滯回比較電路的電壓傳輸特性如圖所示。圖中，滯回比較電路的電壓傳輸特性如圖所示。圖中，單箭頭表示正向過程，雙箭頭表示負(fù)向過程，曲線單箭頭表示正向過程，雙箭頭表示負(fù)向過程，曲線具有方向性。具有方向性。由于電路引入了由于電路引入了正反饋正反饋，加快了，加快了輸出電壓的跳變過程。輸出電壓的跳變過程。 正反饋過程：正反饋過程：IuOuuuu正反饋的結(jié)果就是使輸出電壓正反饋的結(jié)果就是使輸出電壓uO 迅速變?yōu)檠杆僮優(yōu)?UZ 。 4 4滯回比較電路的應(yīng)用滯回比較電路的應(yīng)用Iu 和單門限電壓比較電路相比，滯回比較

52、電路有較和單門限電壓比較電路相比，滯回比較電路有較強(qiáng)的抗干擾能力，不易產(chǎn)生誤跳變。因此，滯回比強(qiáng)的抗干擾能力，不易產(chǎn)生誤跳變。因此，滯回比較電路可應(yīng)用在環(huán)境較電路可應(yīng)用在環(huán)境干擾比較大的場合和波形整形干擾比較大的場合和波形整形。但由于存在遲滯電壓，滯回比較電路的工作精度比但由于存在遲滯電壓，滯回比較電路的工作精度比較差。較差。 滯回比較電路有兩個閾值電壓，其差滯回比較電路有兩個閾值電壓，其差 叫做叫做“回差電壓回差電壓”或或“遲滯電壓遲滯電壓”。 21THTHUUUVUZ6例例9 93 3 電路如圖電路如圖9 92626所示。所示。設(shè)穩(wěn)壓管設(shè)穩(wěn)壓管VSVS的穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓值為為 。要求：。要求：

53、1 1畫出電路的傳輸特性；畫出電路的傳輸特性；2 2對應(yīng)輸入波形畫出輸出波形。對應(yīng)輸入波形畫出輸出波形。圖圖 9-26 a9-26 a）解解 1圖示電路為滯回電壓比較電路。圖示電路為滯回電壓比較電路。 1）求出輸出電壓高、低電平。）求出輸出電壓高、低電平。2) 求出閾值電壓求出閾值電壓UT，根據(jù)臨界條件，根據(jù)臨界條件U+=U-來確定。來確定。322RRRuuOZOUuu在在uO跳變時，必有跳變時，必有 。 uu)1 (32RRUuZOVuO9VS:6V322RRRuUOTHVUTH3VuO93) 當(dāng)當(dāng)uI變化且經(jīng)過變化且經(jīng)過UTH時，時，uo躍變的方向。躍變的方向。2. 2. 根據(jù)輸入波形畫出

54、輸出波形。根據(jù)輸入波形畫出輸出波形。VUTH31VUTH32滯回比較電路有很強(qiáng)的抗干擾滯回比較電路有很強(qiáng)的抗干擾能力。當(dāng)能力。當(dāng)uI波形不整齊時，得到波形不整齊時，得到的的uO都是標(biāo)準(zhǔn)的矩形波，都是標(biāo)準(zhǔn)的矩形波， 窗口電壓比較器1. 輸出只有輸出只有高低電平兩種情況高低電平兩種情況輸出端不接穩(wěn)壓管輸出端不接穩(wěn)壓管時時， uo = UOM輸出端接穩(wěn)壓管輸出端接穩(wěn)壓管限幅時限幅時， uo = UZ第第8 8章章 8.22. 用電壓傳輸特性描述輸出與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系用電壓傳輸特性描述輸出與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系3. 電壓傳輸特性的三要素電壓傳輸特性的三要素（1）輸出電壓的高低電平：取決于限幅電路；）輸

55、出電壓的高低電平：取決于限幅電路；（2）閾值電壓：令）閾值電壓：令u+= u-，求出求出uI，即即UTH。（3）輸出電壓的躍變方向：取決于）輸出電壓的躍變方向：取決于同相輸入或反相輸入。同相輸入或反相輸入。u- -u +uo= UOH；時，時，u- -u +uo時，時，= UOL。u- -u =+轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件：9.2.4 集成電壓比較器集成電壓比較器 由于電壓比較電路可將模擬信號轉(zhuǎn)換成高低由于電壓比較電路可將模擬信號轉(zhuǎn)換成高低電平信號，因此，電平信號，因此，電壓比較電路可用為模擬電電壓比較電路可用為模擬電路和數(shù)字電路的接口電路。路和數(shù)字電路的接口電路。 上述的電壓比較電路輸出電平在最大正負(fù)

56、輸出上述的電壓比較電路輸出電平在最大正負(fù)輸出電壓之間跳變，如果要把它和數(shù)字電路相連，還電壓之間跳變，如果要把它和數(shù)字電路相連，還必須有附加電路。為了可以直接驅(qū)動數(shù)字電路，必須有附加電路。為了可以直接驅(qū)動數(shù)字電路，生產(chǎn)了生產(chǎn)了專用的集成電壓比較器專用的集成電壓比較器。 9.2.4 集成電壓比較器集成電壓比較器 按一個集成器件中所含比較器的數(shù)目，按一個集成器件中所含比較器的數(shù)目，分為單電壓、雙電壓、四電壓比較器；分為單電壓、雙電壓、四電壓比較器； 按信號傳輸速度，可分高速、中速比較按信號傳輸速度，可分高速、中速比較器；器； 按性能指標(biāo)，可分為精密比較器和高精按性能指標(biāo)，可分為精密比較器和高精度比較

57、器等。度比較器等。 9.2.4 集成電壓比較器集成電壓比較器 圖圖9 92727為集電極開路的雙電壓比較器為集電極開路的雙電壓比較器LM119LM119。兩個輸出端并聯(lián)構(gòu)成了兩個輸出端并聯(lián)構(gòu)成了“窗口比較電路窗口比較電路”。 圖圖 9 927279.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路 除了正弦波外，常用的還有除了正弦波外，常用的還有矩形波、三角波、矩形波、三角波、鋸齒波、尖頂波和階梯波鋸齒波、尖頂波和階梯波等非正弦波。等非正弦波。 非正弦波發(fā)生電路的基本組成環(huán)節(jié)是：非正弦波發(fā)生電路的基本組成環(huán)節(jié)是：電壓比電壓比較電路、反饋環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)較電路、反饋環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)，其中，其中比較電路比較電路是

58、關(guān)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鍵環(huán)節(jié)。 9.3 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路 通過前面的分析可知，電壓比較電路的輸出只有高通過前面的分析可知，電壓比較電路的輸出只有高低兩種電平。如果在電壓比較電路的基礎(chǔ)上加上延遲低兩種電平。如果在電壓比較電路的基礎(chǔ)上加上延遲和反饋環(huán)節(jié)，保證在一定的延遲時間后，比較電路的和反饋環(huán)節(jié)，保證在一定的延遲時間后，比較電路的輸出就會發(fā)生周期性跳變，從而產(chǎn)生振蕩。輸出就會發(fā)生周期性跳變，從而產(chǎn)生振蕩。1.1.方波發(fā)生電路的組成和工作原理方波發(fā)生電路的組成和工作原理 方波發(fā)生電路是由方波發(fā)生電路是由滯回電壓比較電路和滯回電壓比較電路和RCRC電路電路組成的。組成的。 R1和和C組成組成

59、“有延遲的反有延遲的反饋網(wǎng)絡(luò)饋網(wǎng)絡(luò)”，電容，電容C兩端的電壓兩端的電壓uC 就是反饋電壓；穩(wěn)壓管構(gòu)就是反饋電壓；穩(wěn)壓管構(gòu)成輸出限幅電路；成輸出限幅電路；R4為限流為限流電阻。電阻。 9.3.1 矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路設(shè)設(shè) 輸出電壓為：輸出電壓為： 0tZOUu0Cu，則，則)(322ZURRRu 通過通過 向電容向電容 充電，充電，一旦一旦 上升到略大于上升到略大于 時，時，輸出電壓輸出電壓 迅速地由迅速地由 跳跳變到變到 。集成運(yùn)放同相端。集成運(yùn)放同相端電壓也隨之變?yōu)椋弘妷阂搽S之變?yōu)椋?RCOuuuOuZUZU)(322ZURRRu1.1.方波發(fā)生電路的組成和工作原理方波發(fā)生電路的組成

60、和工作原理 此時，電容此時，電容 通過電阻通過電阻 放電，電容兩端電壓逐放電，電容兩端電壓逐漸下降。當(dāng)漸下降。當(dāng) 下降到略小下降到略小于于 時，內(nèi)部正反饋又產(chǎn)時，內(nèi)部正反饋又產(chǎn)生作用，輸出電壓迅速地生作用，輸出電壓迅速地由由 跳變到跳變到 。如此周如此周而復(fù)始，在輸出端將產(chǎn)生而復(fù)始，在輸出端將產(chǎn)生周期信號。周期信號。 1RCuuZUZU1.1.方波發(fā)生電路的組成和工作原理方波發(fā)生電路的組成和工作原理 由于電路中電容正向由于電路中電容正向充電和反向放電的時間常充電和反向放電的時間常數(shù)均為數(shù)均為 , ,而且充放電的而且充放電的電壓幅值也相等，所以輸電壓幅值也相等，所以輸出為出為方波信號方波信號。輸