中南大學(xué)模電課件第8章

1、模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院第第8章章 波形發(fā)生與信號(hào)波形發(fā)生與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路小結(jié)小結(jié)8.2正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.4非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路8.1 概述概述8.3電壓比較器電壓比較器8.5利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)產(chǎn)生電路( (振蕩器振蕩器Oscillators) )分類：分類：正弦波振蕩正弦波振蕩:非正弦波振蕩：非正弦波振蕩：RC 振蕩器振蕩器( (1 kHz 數(shù)百數(shù)百 kHz) )L

2、C 振蕩器振蕩器( (幾百幾百 kHz 以上以上) )石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器( (頻率穩(wěn)定度高頻率穩(wěn)定度高) )方波、方波、三角波、三角波、 鋸齒波等鋸齒波等主要性主要性要求能：要求能：輸出信號(hào)的輸出信號(hào)的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號(hào)的輸出信號(hào)的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院8.

3、2.1 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件一、振蕩條件一、振蕩條件放大器放大器反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)UiAuFuUoUfRL微弱的電擾動(dòng)中，某一頻微弱的電擾動(dòng)中，某一頻率成分通過正反饋逐漸放率成分通過正反饋逐漸放大，則產(chǎn)生正弦振蕩。大，則產(chǎn)生正弦振蕩。;ioUUAu ;ofUUFu 1 uuFA 振幅平衡條件振幅平衡條件2 FAAFn 相位平衡條件相位平衡條件n = 0, 1, 2, 1 uuFA模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院二、起振條件起振條件起振條件起振條件 iouuAu ofuuFu 2AFn 放大器放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfU

4、i 1/FuAu = 1/FuOuiuoAuuoAu Fu 1Au Fu 3，穩(wěn)幅后，穩(wěn)幅后 Au = 3。CR1RfRiUoUCRfU正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻穩(wěn)幅熱敏電阻穩(wěn)幅 )/1(1fuffRRART模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院R1R2oUV1V2R3Au 1 + R2/R1 = 3為使失真小：為使失真?。?R2 2R1 R3Au 1 + (R2+ R3)/R1 3起振時(shí)信號(hào)小，起振時(shí)信號(hào)小，二極管電阻大二極管電阻大12.4 k R2 8.1 k f0 = 1.94 kHzRCf 210二極管穩(wěn)幅二極管穩(wěn)幅

5、8.2 k 6.2 k 22 k 4.3 k 0.01 F8.2 k 0.01 F模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院二、二、RC 移相式振蕩電路（補(bǔ)充）移相式振蕩電路（補(bǔ)充）CRRfRoUCRC一節(jié)一節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 90 二節(jié)二節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 180 三節(jié)三節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 270 RCf6210 對于對于的信號(hào)的信號(hào)， 180F 180A 0 AF 滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：選頻特性差，輸出波形差選頻特性差，輸出波形差模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信

6、息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院例例8.1R1R2oUD1D2R310 k 5.1 k 9.1 k 2.7k 0.01 5 F10 k 0.01 5 FRRCCD1D2作為穩(wěn)幅元件的穩(wěn)幅原理？作為穩(wěn)幅元件的穩(wěn)幅原理？R2短路時(shí)短路時(shí)UO的波形？的波形？R2開路時(shí)開路時(shí)UO的波形？的波形？UO越大，二極管的電阻越小，越大，二極管的電阻越小，負(fù)反饋越強(qiáng)，放大電路放大倍負(fù)反饋越強(qiáng)，放大電路放大倍數(shù)越小，使數(shù)越小，使AF1AF=1R2短路時(shí)，負(fù)反饋太強(qiáng)，短路時(shí)，負(fù)反饋太強(qiáng)，A太小，使太小，使AF1，電路停振。，電路停振。UO輸出恒值。輸出恒值。R2開路時(shí)，運(yùn)放開環(huán)運(yùn)行，開路時(shí)，運(yùn)放開環(huán)運(yùn)行，

7、A，運(yùn)放為正或負(fù)飽和輸出狀，運(yùn)放為正或負(fù)飽和輸出狀態(tài)，態(tài)，UO輸出方波。輸出方波。模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院RCCRUFC1C2C3Ce2+VCCRbRe1Rb1Rb2RFRc1Re2Rc2例例8.2振蕩的總相位條件振蕩的總相位條件？振蕩頻率振蕩頻率f0？已知已知Re1，應(yīng)如何選擇，應(yīng)如何選擇RF才能才能使電路起振使電路起振？A+ F=360O+0O=360Of0=1/(2RC)FeeOFRRRuuF113111eFufRRFA12eFRR模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院RCCRU

8、FC1C2C3Ce2+VCCRbRe1Rb1Rb2RFRc1Re2Rc2例例8.2若滿足了振蕩的兩個(gè)條件后若滿足了振蕩的兩個(gè)條件后電路仍不能起振，試分析是什電路仍不能起振，試分析是什么原因么原因？應(yīng)采取什么措施？應(yīng)采取什么措施？若在若在RF支路中串入熱敏電阻支路中串入熱敏電阻Rt，用以穩(wěn)定電路的輸出幅值，用以穩(wěn)定電路的輸出幅值，試說明應(yīng)選擇何種溫度系數(shù)的試說明應(yīng)選擇何種溫度系數(shù)的熱敏電阻？若熱敏電阻？若Rt串入串入T1的發(fā)射的發(fā)射極支路，它的溫度系數(shù)又如何極支路，它的溫度系數(shù)又如何選擇？選擇？說明說明RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對基本放大串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對基本放大電路有影響，應(yīng)加一級射極跟電路有影響，應(yīng)加一級射極

9、跟隨器作隔離級。隨器作隔離級。若在若在RF支路中串入熱敏電阻支路中串入熱敏電阻Rt，應(yīng)選擇具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏應(yīng)選擇具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。電阻。若若Rt串入串入T1的發(fā)射極支路，應(yīng)的發(fā)射極支路，應(yīng)選擇具有正溫度系數(shù)的熱敏電選擇具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻。阻。模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院8.2.3 LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路類型：類型：變壓器反饋式變壓器反饋式 、 電感三點(diǎn)式、電感三點(diǎn)式、 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式一、變壓器反饋式一、變壓器反饋式 LC 振蕩電路振蕩電路LrCIs.L 的等的等效損耗效損耗電阻電阻)j(j1)j(j1

10、LrCLrCZ)1( j/CLrCL( (一一) ) LC 并聯(lián)回路的特性并聯(lián)回路的特性Z模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院1. 諧振頻率諧振頻率 f0 1 0，LC LCf2103. 諧振阻抗諧振阻抗 Z02. 回路品質(zhì)因數(shù)回路品質(zhì)因數(shù) Q CLrCrrLQ1100 CQLQrCLZ00/0 0)1( j/CLrCLZLrCIs.Z模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院4. 頻率特性頻率特性ff0 90 90Q 增大增大幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性)/(j1)1( j/|000ffffQZ

11、CLrCLZZLrCIs.Zf0Z Z 0fQ 大大Q 小小模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院5. 并聯(lián)諧振的本質(zhì)并聯(lián)諧振的本質(zhì) 電流諧振電流諧振L Lu uC Cr r + +i ii iL Li iC C1) ) Z = Z0 呈純阻呈純阻2)2)形成形成環(huán)流環(huán)流，大小是總電流的，大小是總電流的 Q Q 倍倍IQILLQIZZIILLC 000CLII I IC CI IL LU UI I模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院( (二二) )變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路L LC

12、C+VCCTRERB1RB2C CE EC CB B180A180F0AF滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件CLf 210同名端同極性同名端同極性電壓并聯(lián)正反饋電壓并聯(lián)正反饋只要為正反饋就滿足相位條件只要為正反饋就滿足相位條件等效電感L基本組成？基本組成？放大電路放大電路選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院1.電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器把并聯(lián)把并聯(lián)LC回路中的回路中的C或或L分成兩個(gè)，則分成兩個(gè)，則LC回路就回路就有三個(gè)端點(diǎn)。把這三個(gè)端點(diǎn)分別與三極管

13、的三個(gè)有三個(gè)端點(diǎn)。把這三個(gè)端點(diǎn)分別與三極管的三個(gè)極相連，就形成了極相連，就形成了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。它們又分為電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩類。它們又分為電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩類。LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路圖a）電感三點(diǎn)式b）電容三點(diǎn)式二、三點(diǎn)式二、三點(diǎn)式 LC 振蕩電路振蕩電路輸入信號(hào)？輸入信號(hào)？反饋信號(hào)？反饋信號(hào)？為正反饋？為正反饋？-UiUf-UiUf-模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2. 組成組成LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路的規(guī)律三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路的規(guī)律LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示。三點(diǎn)式正弦波發(fā)

14、生電路的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖 LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路的一般結(jié)構(gòu)a）反相放大b）同相放大圖a）為中點(diǎn)接地，圖b）為一端接地模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院結(jié)論：在LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路中，為了 判斷相位平衡條件，有：注意瞬時(shí)極性是相對于參考點(diǎn)而言注意瞬時(shí)極性是相對于參考點(diǎn)而言模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院3.3. 電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式 振蕩電路（哈特來振蕩電路）振蕩電路（哈特來振蕩電路）C C+VCCTRERB1RB2C CE EC CB BL L1 1L L2 2C C1 1M1

15、23oUiUfU- )2(2121210CMLLLCf 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：易起振易起振( (L 間耦合緊間耦合緊) )；易調(diào)節(jié)易調(diào)節(jié)( (C 可調(diào)可調(diào)) )。輸出取自電感，對輸出取自電感，對高次諧波阻抗大高次諧波阻抗大，輸出波形差。輸出波形差。模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院4.4. 電容三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩電路 考畢茲振蕩器考畢茲振蕩器( (Colpitts) )LCCCCLCf212102121 +VCCTRERB1RB2C CE EC CB BL LC C1 1C C2 2123L LC3oUiUfU-優(yōu)點(diǎn)：波形較好優(yōu)點(diǎn)

16、：波形較好缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：2) ) T 極間電容影響極間電容影響 f01) ) 調(diào)頻時(shí)易停振調(diào)頻時(shí)易停振332111111CCCCC 212130LCLCf C 3的改進(jìn)的改進(jìn)模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院例例8.3例例8.4模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院8.2.4 石英晶體石英晶體( (Crystal) )振蕩電路振蕩電路( (一一) )石英晶體諧振器的阻抗特性石英晶體諧振器的阻抗特性1. 結(jié)構(gòu)和符號(hào)結(jié)構(gòu)和符號(hào)化學(xué)成分化學(xué)成分 SiO2結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)晶片晶片涂銀層涂銀層焊點(diǎn)焊點(diǎn)符號(hào)符號(hào)模模

17、擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2. 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)形變形變形變形變機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)壓電諧振壓電諧振外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí)，外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí)，機(jī)械振動(dòng)幅度急劇加大的現(xiàn)象。機(jī)械振動(dòng)幅度急劇加大的現(xiàn)象。模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院3. 等效電路等效電路rC0CLL 晶體的動(dòng)態(tài)電感晶體的動(dòng)態(tài)電感 ( (10 3 102 H) )( (大大) )C 晶體的動(dòng)態(tài)電容晶體的動(dòng)態(tài)電容 ( (C）fS 串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率fP 并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率模模 擬擬 電

18、電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院5. 使用注意使用注意2) )要有合適的激勵(lì)電平。過大會(huì)影響要有合適的激勵(lì)電平。過大會(huì)影響 頻率穩(wěn)定度、振壞晶片；過小會(huì)使頻率穩(wěn)定度、振壞晶片；過小會(huì)使 噪聲影響大，還能停振。噪聲影響大，還能停振。1) )要要接接一定的負(fù)載電容一定的負(fù)載電容 CL( (微調(diào)微調(diào)) )， 以以達(dá)標(biāo)稱頻率。達(dá)標(biāo)稱頻率。模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院( (二二) )石英晶體諧振電路石英晶體諧振電路1. 串聯(lián)型串聯(lián)型 f = fs，晶體，晶體呈純阻呈純阻+VCCVRERB1RB2C CB B

19、L LC C2. 并聯(lián)型并聯(lián)型fs f fp，晶體，晶體呈感性呈感性+VCCVRERB1RB2C CE EC C3 3C C1 1C C2 2RC輸入信號(hào)？輸入信號(hào)？反饋信號(hào)？反饋信號(hào)？為正反饋？為正反饋？iU-fU-iU-fU-模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院iU-fU-C CB B+VCCT1RERB1RB2RCT2OU-RW輸入信號(hào)？輸入信號(hào)？反饋信號(hào)？反饋信號(hào)？為正反饋？為正反饋？串聯(lián)型石英晶體振蕩電路串聯(lián)型石英晶體振蕩電路 f = fs，晶體，晶體呈純阻呈純阻模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息

20、科學(xué)與工程學(xué)院8.3電壓比較器電壓比較器8.3.1 簡單比較器簡單比較器8.3.2 窗口比較器窗口比較器8.3.3 滯回比較器滯回比較器模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電壓比較電壓比較器器( (Comparer) )的分類的分類8.3.1 簡單比較器簡單比較器功能：功能：類型類型基本比較器基本比較器簡單比較器簡單比較器( (單門限單門限) )窗口比較器窗口比較器( (雙門限雙門限) )滯回比較器滯回比較器( (施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器) )比較電壓信號(hào)比較電壓信號(hào)( (被測試信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)被測試信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)) )大小大小OuIuO1. 過

21、零電壓比較器過零電壓比較器uI 0UOmax UOmaxUOHUOLuOuI模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院OuIuO2. 同相輸入單門限比較器同相輸入單門限比較器UZUREFuI UREF門限門限電壓電壓 UT特點(diǎn)特點(diǎn):1) )工作在非線性區(qū)工作在非線性區(qū)2) )不存在虛短不存在虛短 ( (除了除了uI = UREF 時(shí)時(shí)) ) 3) )存在虛斷存在虛斷門限電壓門限電壓 UT = UREF閾值電壓（門限電壓、門檻電壓閾值電壓（門限電壓、門檻電壓 ） UT 使使uo發(fā)生跳變時(shí)的發(fā)生跳變時(shí)的uI。當(dāng)。當(dāng)uP = uN時(shí)的時(shí)的uI即為即為UT模

22、模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院例例8.6uOuIR2URR1RUZA212R211INRRRURRRuu由由uN = uP = 0得得RURRU12T畫出電壓傳輸特性？畫出電壓傳輸特性？OuIuOUZUT UZOuIUTOuO+UZ-UZ畫出畫出uO的波形？的波形？模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院設(shè)設(shè) U1 U2 ，比較器采用單電源，比較器采用單電源uIuO1 uO2 D1 D2uO U1U2 uI U1UOmax截止截止 導(dǎo)通導(dǎo)通UZ0UOmax0導(dǎo)通導(dǎo)通 截止截止UZ00截止截止 截

23、止截止0uOU1U2uID1D2uO1uO28.3.2 窗口比較器窗口比較器UZOuIuOU1U2模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 三極管三極管 值分選電路值分選電路50 100，LED 不亮。不亮。分析電路是否滿足要求：分析電路是否滿足要求： 100，LED 亮，亮，5 V2.5 VV1V2V+15 V10 k 20 k 20 k 430 k 1 M 5 k 1.5 k 3CG模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 解解 IB = (15 0.7 ) /1430= 0.01

24、mA當(dāng)當(dāng) 50 時(shí)，時(shí)，UC 100 時(shí)，時(shí)，UC 5 V, V1 導(dǎo)通，導(dǎo)通，LED 亮亮當(dāng)當(dāng) 50 100 時(shí)，時(shí)，2.5 V UC uP 時(shí)，時(shí)， uO = UZ當(dāng)當(dāng) uI uP 時(shí)，時(shí)， uO = +UZ當(dāng)當(dāng) uI = uP 時(shí)，時(shí)， 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)ZOUuRRRURUU，212Z1REFTZOUuRRRURUU，212Z1REFTuIRR1UREFR2R3 UZuOINuUuP = uN時(shí)的時(shí)的uI即為即為UT212O1REFTRRRuRUUuO = +UZ時(shí)，對應(yīng)閾值電壓為時(shí)，對應(yīng)閾值電壓為UT+ ; uO = -UZ時(shí)，對應(yīng)閾值電壓為時(shí)，對應(yīng)閾值電壓為UT- 模模 擬擬 電電

25、子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院例：例：R1 = 30 k ，R2 =15 k , UZ = 6 V, UREF = 0, 求求 UT。)(V 23015156 V)( 23015156-TT UU，模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院特點(diǎn)：特點(diǎn)：2) )傳輸特性傳輸特性O(shè)uIuOUT+UT UZ UZ當(dāng)當(dāng) uI 逐漸逐漸增大增大時(shí)時(shí) 只要只要 uI UT+ ，則，則 uO = UZ當(dāng)當(dāng) uI 逐漸減小時(shí)逐漸減小時(shí)只要只要 uI U T ，則，則 uO = UZ一旦一旦 uI I01電子開關(guān) 1. 原理原理+

26、VCCRRRRSCI01I02uC VEE或地或地QQ反相器反相器電壓跟隨器電壓跟隨器正弦波變換器正弦波變換器模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院當(dāng)當(dāng) Q = 0，S 斷開，斷開，C 充電充電 (I01) 至至 2/3VCCQ = 1當(dāng)當(dāng) Q = 1，S 閉合，閉合，C 放電放電 (I02 I01) 至至 1/3VCCQ = 0當(dāng)當(dāng) I02 = 2I01， 引腳引腳 9 輸出方波，引腳輸出方波，引腳 3 輸出三角波；輸出三角波；當(dāng)當(dāng) I02 2I01， 引腳引腳 9 輸出矩形波，引腳輸出矩形波，引腳 3 輸出鋸齒波。輸出鋸齒波。模模 擬擬 電電

27、 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2. 應(yīng)用應(yīng)用12345678ICL8038141312111091314正弦波正弦波失真度調(diào)整失真度調(diào)整正弦波失正弦波失真度調(diào)整真度調(diào)整正弦波輸出正弦波輸出三角波輸出三角波輸出矩形波輸出矩形波輸出調(diào)頻偏置調(diào)頻偏置電壓輸入電壓輸入調(diào)頻偏置調(diào)頻偏置電壓輸出電壓輸出接電阻接電阻 RA接電阻接電阻 RB接電容接電容 C+VCC VEE (或地或地)模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院調(diào)占空比和正弦波失真調(diào)頻率調(diào)占空比和正弦波失真RP2RP4 RP1+VCC VEERRAICL803

28、8451310 11128RBRP3CC1692模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院8.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路8.5.1 電壓電流轉(zhuǎn)換電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路8.5.2 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路8.5.3 精密整流電路精密整流電路模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院8.5.1 電壓電流轉(zhuǎn)換電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路R1usR2RLio電壓電流轉(zhuǎn)換電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋1o Ruisio與與RL無關(guān)無關(guān)模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)

29、信息科學(xué)與工程學(xué)院R1uIR3R2ioRoRLR4N1P1N2P2A1A2uO1uO2實(shí)用電壓電流轉(zhuǎn)換電路實(shí)用電壓電流轉(zhuǎn)換電路RRRRR4321P1點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)電流方程：點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)電流方程：423143)11(RuRuuRROIP215 . 05 . 0PIPuuu)(22POuu2111212)1 (PIPPOuuuuRRu21POIuuu0021RuRuuiIPOOio與與RL無關(guān)！無關(guān)！模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電流電壓轉(zhuǎn)換電路電流電壓轉(zhuǎn)換電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋00sRPNuuu，sfRiiis，0sfffoiRiRuuo與

30、與RL無關(guān)！無關(guān)！isRfifuoRsRRL模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院8.5.2 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路Ii1uoRR滯回滯回比較器比較器ACuI（uI0）Suo1uOUT+UT uO1uO=uOL時(shí)，使時(shí)，使S斷開，斷開，C正向充電；正向充電；uO=uOH時(shí)，使時(shí)，使S閉合，閉合，C反向充電。反向充電。uO1uOUT+UT uOHuOLT1T振蕩周期振蕩周期 TT1|1/uI|振蕩頻率振蕩頻率 fuI模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電荷平衡式電路電荷平衡式電路uOUT+

31、UT uO1UZ-UZuO=-UZ時(shí)，時(shí)，D截止，截止，C正向充電；正向充電；uO=UZ時(shí)，時(shí)，D導(dǎo)通，導(dǎo)通，C反向充電。反向充電。振蕩周期振蕩周期 TT1|1/uI|振蕩頻率振蕩頻率 fuIuO1uOUT+UT UZ-UZT1TR3uIR2R4 UZuOR1(uI0時(shí)，時(shí)，0，D1截止，截止， D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，uO=-(Rf/R)uI；uOuI0時(shí)，時(shí)，0時(shí)，時(shí)，uO1=-2uI，（，（D1止，止，D2通）通）IIOOuuuu)(1uI0時(shí)，時(shí)，uO1=0，（，（D1通，通，D2止）止）IOuu絕對值電路！絕對值電路！OuIOuO模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中

32、南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院例例8.11RAuO1uIuO2已知運(yùn)放最大輸出為已知運(yùn)放最大輸出為10V。uO2=0.1uIuO1。uO1、uO2的波形？的波形？)0(V10)0(V101IIOuuu，)0()0(2IIIIOuuuuu，uO1/vOuI/vOuO2/vO6-610-106該電路的功能？該電路的功能？uO1過零比較功能；過零比較功能；uO2絕對值運(yùn)算功能，絕對值運(yùn)算功能，即精密全波整流功能。即精密全波整流功能。模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院一、信號(hào)產(chǎn)生電路的分類：一、信號(hào)產(chǎn)生電路的分類：正弦波振蕩正弦波振蕩:非正弦波振蕩：非正弦

33、波振蕩：RC 振蕩器振蕩器 ( (低頻低頻) )LC 振蕩器振蕩器 ( (高頻高頻) )石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器( (振蕩頻率精確振蕩頻率精確) )方波、方波、三角波、三角波、鋸齒波等。鋸齒波等。小小 結(jié)結(jié)模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院二、二、正弦波振蕩正弦波振蕩條件、電路結(jié)構(gòu)和選頻電路條件、電路結(jié)構(gòu)和選頻電路1. 振蕩條件振蕩條件 振幅平衡條件振幅平衡條件2 FAAFn 相位平衡條件相位平衡條件n = 0, 1, 2, 1 uuFA判斷電路是否起振采用判斷電路是否起振采用瞬時(shí)極性法，瞬時(shí)極性法，即斷開反饋即斷開反饋網(wǎng)絡(luò)，加一信號(hào)，如

34、果信號(hào)極性逐級變化后，網(wǎng)絡(luò)，加一信號(hào)，如果信號(hào)極性逐級變化后，返回后與原信號(hào)同極性，則滿足相位平衡條件。返回后與原信號(hào)同極性，則滿足相位平衡條件。模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2. 振蕩電路的兩種結(jié)構(gòu)振蕩電路的兩種結(jié)構(gòu)放大器放大器選頻正選頻正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi選頻選頻放大器放大器正反饋正反饋網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)UoUfUi3. 選頻電路及其特性選頻電路及其特性模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院1) ) RC 串并聯(lián)式串并聯(lián)式幅幅頻頻特特性性 0 Fu .31相相頻頻特特性性 0 f90 9

35、0當(dāng)當(dāng) = 0 = 1/RC 時(shí)時(shí) Fu = 1/3. = 0電電路路模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2) ) LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路L Lu uC Cr r + +i ii iL Li iC C阻抗幅頻特性阻抗幅頻特性電路電路 0Z Z 0 阻抗相頻特性阻抗相頻特性 0 f90 90諧振頻率諧振頻率LCf 210諧振阻抗諧振阻抗rCLZ 0回路品質(zhì)因數(shù)回路品質(zhì)因數(shù)CLrCrrLQ1100 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院三、三、正弦波振蕩正弦波振蕩電路電路1. RC 橋氏振蕩電路

36、橋氏振蕩電路CR1RfRiUoUCRfU振蕩頻率振蕩頻率RCf210 振蕩條件振蕩條件3 uA即即1f2RR 自動(dòng)穩(wěn)幅措施：自動(dòng)穩(wěn)幅措施：使電使電 Au 成為非線性成為非線性Rf 串接二極管串接二極管( (圖略圖略) )Rf 串接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻串接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R1 采用正溫度系數(shù)熱敏電阻采用正溫度系數(shù)熱敏電阻模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院3. LC 振蕩電路振蕩電路變壓器反饋式變壓器反饋式L LC C+VCCVRERB1RB2C CE EC CB BLCf 210電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式C C+VCCVRERB1RB2C CE EC CB BL L1 1L L2 2C C1 1模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 )2(2121210CMLLLCf 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式+VCCVRERB1RB2C CE EC CB BL LC C1 1C C2 2123oUfUiULCCCCLCf212102121 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院四、四、石英晶體振蕩石英晶