信號(hào)的處理與信號(hào)產(chǎn)生電路old

1、1第第9章章 信號(hào)的處理信號(hào)的處理與信號(hào)產(chǎn)生電路與信號(hào)產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)授課人：莊友誼授課人：莊友誼2本章內(nèi)容簡(jiǎn)介本章主要討論4種電路1. 有源濾波器用途：信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制噪聲等信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制噪聲等2. 正弦波振蕩電路用途：通訊、廣播、電視中用高頻信號(hào)振蕩器產(chǎn)通訊、廣播、電視中用高頻信號(hào)振蕩器產(chǎn)生載波。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都需要功生載波。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。3. 非正弦波產(chǎn)生電路用途：信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器4. 電壓比較器用途：波形產(chǎn)生電路，測(cè)控系統(tǒng)和電子儀器中波形產(chǎn)生電路，測(cè)

2、控系統(tǒng)和電子儀器中3第第9 9章章 信號(hào)的處理與信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)的處理與信號(hào)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9.2 一階有源濾波器一階有源濾波器9.3 高階有源濾波器高階有源濾波器9.4 開(kāi)關(guān)電容濾波器開(kāi)關(guān)電容濾波器9.5 正弦振蕩電路的振蕩條件正弦振蕩電路的振蕩條件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(hào)產(chǎn)生電路非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路章節(jié)內(nèi)容章節(jié)內(nèi)容要求要求了解了解( (自學(xué)自學(xué)) )理解理解了解了解掌握掌握掌握掌握掌握掌握理解理解理解理解( (難點(diǎn)難點(diǎn)) )( (重點(diǎn)重點(diǎn)) )( (重點(diǎn)，難點(diǎn)重點(diǎn)，難點(diǎn))

3、 )重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)( (重點(diǎn)重點(diǎn)) ) 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一、一、 基本概念：基本概念：濾波電路： 使有用頻率信號(hào)通過(guò)而抑制無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。使有用頻率信號(hào)通過(guò)而抑制無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。工程應(yīng)用： 信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制噪聲等信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制噪聲等一般結(jié)構(gòu)圖：)j (iU)j (oU濾波濾波器器傳遞函數(shù)：ioioioUUUUT)j ()j ()j (ioUUT)j (幅頻特性幅頻特性io)(相頻特性相頻特性js 說(shuō)明： 對(duì)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)對(duì)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)：5二、濾波電路的分類二、濾波電路的分類1. 按信號(hào)性質(zhì)分類按信號(hào)性質(zhì)分類3.

4、按電路功能分類按電路功能分類: 低通濾波器；高通濾波器；低通濾波器；高通濾波器；帶通濾波器；帶阻濾波器帶通濾波器；帶阻濾波器2. 按所用元件分類按所用元件分類模擬濾波器和數(shù)字濾波器模擬濾波器和數(shù)字濾波器無(wú)源濾波器和有源濾波器無(wú)源濾波器和有源濾波器4. 按階數(shù)分類按階數(shù)分類: 一階，二階一階，二階 (二階及其以上的常稱為高階二階及其以上的常稱為高階)6ioUU低通低通高通高通帶通帶通帶阻帶阻四種典型的頻率特性四種典型的頻率特性ioUUioUUioUU7RUUioj1j1RCj11oj11)1(RCo復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：無(wú)源濾波器的特點(diǎn)無(wú)源濾波器的特點(diǎn)（以一階無(wú)源濾波器為例）（以一階無(wú)源濾波器為例）傳遞函

5、數(shù)：傳遞函數(shù)：RCRiUoU9.2 一階有源濾波器一階有源濾波器8ojTj11)(2)(11)j (oT1. 帶負(fù)載能力差。帶負(fù)載能力差。2. 無(wú)放大作用。無(wú)放大作用。3. 特性不理想，邊沿不陡。特性不理想，邊沿不陡。截止頻率處：截止頻率處：21ioUUioUU01 0.707o截止頻率截止頻率此電路的缺點(diǎn)：此電路的缺點(diǎn)：9將兩級(jí)一階低通濾波器串接將兩級(jí)一階低通濾波器串接)j ()j ()j (21TTT？)j ()j ()j (21TTT各級(jí)互相影響！各級(jí)互相影響！RCRCR10oFURRRU11iUCRCUj1j1iUCj11UUCRRUUFioj11)1 (1一階有源低通濾波器一階有源低

6、通濾波器傳遞函數(shù)中出現(xiàn)傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的一次項(xiàng)，故稱為的一次項(xiàng)，故稱為一階濾波器一階濾波器。RR1RFC+-+iUoU1121)(11)1 (oFioRRUU)1(RCooargtg幅頻特性：幅頻特性：相頻特性：相頻特性： 90RCo1max21T T maxT1221)(11)1 (oFioRRUU)1 (1RRUUFio有放大作用有放大作用21)1 (1RRUUFio3. 運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。幅頻特性與一階幅頻特性與一階無(wú)源低通濾波器無(wú)源低通濾波器類似類似電路的特點(diǎn)：電路的特點(diǎn)：2. = o 時(shí)時(shí)1. =0 時(shí)時(shí)13有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)：有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)：1. 不使

7、用電感元件，體積小重量輕。不使用電感元件，體積小重量輕。2. 有源濾波電路中可加電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使輸入有源濾波電路中可加電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使輸入電阻高、輸出電阻低，輸入輸出之間具有良好電阻高、輸出電阻低，輸入輸出之間具有良好的隔離。只需把幾個(gè)低階濾波電路串起來(lái)就可的隔離。只需把幾個(gè)低階濾波電路串起來(lái)就可構(gòu)成高階濾波電路，無(wú)需考慮級(jí)間影響。構(gòu)成高階濾波電路，無(wú)需考慮級(jí)間影響。3. 除濾波外，還可放大信號(hào)，放大倍數(shù)容易調(diào)節(jié)。除濾波外，還可放大信號(hào)，放大倍數(shù)容易調(diào)節(jié)。14有源濾波器的缺點(diǎn)：有源濾波器的缺點(diǎn)：1. 不宜用于高頻。不宜用于高頻。2. 不宜在高電壓、大電流情況下使用。不宜在高電壓、大電流情況

8、下使用。3. 可靠性較差?？煽啃暂^差。4. 使用時(shí)需外接直流電源。使用時(shí)需外接直流電源。URRUAUFFo11CUURUURUUoPPPij1PPURCUCRCUj11j1j1解出：解出：ooFioAUU2j)(12)3(21FARCo1其中：其中：RR1RFC+-+iUoUCRP 9.3 高階有源濾波器高階有源濾波器傳遞函數(shù)中出現(xiàn)傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的二次項(xiàng)，故稱為的二次項(xiàng)，故稱為二階濾波器二階濾波器。9.3.1 有源低通濾波器有源低通濾波器ioUU02121 o3dBP21221oP2222)(1ooFioAUU)3/(12/ 1FAQ等效品質(zhì)因數(shù)等效品質(zhì)因數(shù)17R1= 時(shí)：時(shí)：AF=1ooF

9、ioAUU2j)(122)(11oioUU21ioUU = o時(shí)：時(shí)：RC+-+iUoUCRPRR1RFC+-+iU1oURR1RFC+-+oUCRRUUTFioj11)1 ()j (111CRRUUTFooj11)1 ()j (11222121)j1 (1)1 ()j ()j ()j (CRRUUTTTFio由低階有源濾波器構(gòu)成高階有源濾波器由低階有源濾波器構(gòu)成高階有源濾波器例：例：兩個(gè)一階有源濾波器串接構(gòu)成二階有源濾波器。兩個(gè)一階有源濾波器串接構(gòu)成二階有源濾波器。分析分析簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單19一階低通和二階低通一階低通和二階低通幅頻特性曲線幅頻特性曲線的區(qū)別：的區(qū)別：-3dBAF理想低通理想低通一階

10、低通一階低通二階低通二階低通階數(shù)越高，階數(shù)越高，幅頻特性曲線幅頻特性曲線越接近理想濾波器。越接近理想濾波器。oioUU020如何組成一階有源高通濾波器？將低通濾波器中的將低通濾波器中的R、C 對(duì)調(diào)，低通對(duì)調(diào)，低通濾波器就變成了高通濾波器。濾波器就變成了高通濾波器。RCR1RF+-+iUoU低通濾波器低通濾波器R1RF+-+iUoU高通濾波器高通濾波器R9.3.2 有源高通濾波器有源高通濾波器21一階有源高通濾波器的傳遞函數(shù)一階有源高通濾波器的傳遞函數(shù)oFURRRU11UUiUCRRUj1iURC1j11RCRRUUFio1j11)1 (1R1RF+-+iUoU高通濾波器高通濾波器R22RCRR

11、UUFio1j11)1 (12111)1 (oFioRRUU幅頻特性：幅頻特性：ioUU0 o707. 011RRF11RRF試畫(huà)出二階有源高通濾波器的電路試畫(huà)出二階有源高通濾波器的電路二階有源高通濾波器二階有源高通濾波器求出二階有源高通濾波器的傳遞函數(shù)，并粗略畫(huà)出求出二階有源高通濾波器的傳遞函數(shù)，并粗略畫(huà)出它的幅頻特性它的幅頻特性02020022011)(QjAsQsAsAVFVF傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)RR1RFC+-+iUoUCRP幅頻特性幅頻特性2020111)(lg20QAjAVF9.3.3 有源帶通濾波器有源帶通濾波器怎樣組成有源帶通濾波電路？電路組成原理低低 通通高高 通通ioUUioU

12、UioUU組成電路例子26提問(wèn)提問(wèn)：據(jù)你所知，在那些地方要用到波形產(chǎn)生電：據(jù)你所知，在那些地方要用到波形產(chǎn)生電路路,請(qǐng)列舉請(qǐng)列舉23個(gè)地方。個(gè)地方。信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器廣播、電視、通訊系統(tǒng)中的載波廣播、電視、通訊系統(tǒng)中的載波高頻感應(yīng)加熱高頻感應(yīng)加熱超聲波焊接超聲波焊接核磁共振成像核磁共振成像等等等等27如果：如果：,ifXX則去掉則去掉,iX仍有信號(hào)輸出。仍有信號(hào)輸出。基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FdXoXfX 反饋信號(hào)代替了放反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)大電路的輸入信號(hào), ,產(chǎn)生產(chǎn)生了自激振蕩了自激振蕩基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FiX+ +dXoXfX9

13、.5 正弦振蕩電路的振蕩條件正弦振蕩電路的振蕩條件fidXXX28自激振蕩條件的推導(dǎo)自激振蕩條件的推導(dǎo)fidofdooXXXXFXXAX+=FAAXXAooioF1=基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FiX+ +dXoXfX29FAo=1自激振蕩的條件自激振蕩的條件基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FdXoXfXoffdXFXXX=,=oodooXFAXAX=30FAAAooF1=如果：如果：FoAFA:01則正反饋?zhàn)銐驈?qiáng)正反饋?zhàn)銐驈?qiáng),輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為 0 時(shí)仍有信號(hào)輸出，時(shí)仍有信號(hào)輸出，這就是產(chǎn)生了自激振蕩。這就是產(chǎn)生了自激振蕩。)()(FA、要獲得正弦自激振蕩要獲得

14、正弦自激振蕩,反饋回路中必須有選頻電路。反饋回路中必須有選頻電路。提問(wèn)：提問(wèn)：要獲得正弦自激振蕩，還要加什么電路？要獲得正弦自激振蕩，還要加什么電路？考慮到頻率響應(yīng)，將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫(xiě)成：考慮到頻率響應(yīng)，將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫(xiě)成：31自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1=)()(FA因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篈AA|)(FFF|)(所以，自激振蕩條件也可以寫(xiě)成：所以，自激振蕩條件也可以寫(xiě)成：（1 1）振幅平衡條件：）振幅平衡條件：1=|FA（2 2）相位平衡條件：）相位平衡條件：nFA2n是整數(shù)是整數(shù)相位平衡條件相位平衡條件意味著振蕩電路必須是正反饋；意味著振蕩電路必須是正反饋；振幅平衡條件振幅平衡條件可

15、以通過(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。32問(wèn)題問(wèn)題1 1：如何起振？如何起振？Uo 是振蕩器的電壓輸出幅度，是振蕩器的電壓輸出幅度，B是要求輸出的幅是要求輸出的幅度。起振時(shí)度。起振時(shí)Uo=0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo=B。放大電路中存在噪聲即瞬態(tài)擾動(dòng)，這些擾動(dòng)可分放大電路中存在噪聲即瞬態(tài)擾動(dòng)，這些擾動(dòng)可分解為各種頻率的分量，其中也包括有解為各種頻率的分量，其中也包括有fo分量。分量。選頻網(wǎng)絡(luò)：選頻網(wǎng)絡(luò)：把把fo分量選出，把其他頻率的分量分量選出，把其他頻率的分量衰減掉。這時(shí)，只要：衰減掉。這時(shí)，只要：|AF|1，且，且 A+ B =2n ，即可起振。即

16、可起振。起振條件起振條件33問(wèn)題問(wèn)題2 2：如何穩(wěn)幅？如何穩(wěn)幅？起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這時(shí)若時(shí)若|AF|仍大于仍大于1，則輸出將會(huì)飽和失真。，則輸出將會(huì)飽和失真。 達(dá)到需要的幅值后，將參數(shù)調(diào)整為達(dá)到需要的幅值后，將參數(shù)調(diào)整為AF=1，即可穩(wěn)幅。，即可穩(wěn)幅。具體方法將在后面具體電路中介紹。具體方法將在后面具體電路中介紹。起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：11=1AFBUAFBUAFBUooo時(shí)時(shí)，時(shí)時(shí)，時(shí)時(shí)，34起振條件和穩(wěn)幅原理振蕩建立與振蕩建立與穩(wěn)定過(guò)程圖穩(wěn)定過(guò)程圖1|FA起振條件起振條件：結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩結(jié)果：產(chǎn)生增幅

17、振蕩（略大于）1、被動(dòng)：器件非線性、被動(dòng)：器件非線性2、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)放大電路的放大電路的增益增益穩(wěn)幅：穩(wěn)幅：35振蕩電路的基本組成：振蕩電路的基本組成：放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻環(huán)節(jié)、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻環(huán)節(jié)、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。選頻網(wǎng)絡(luò)：選頻網(wǎng)絡(luò)：RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器低頻（低頻（1MHz）369.6 RC振蕩電路振蕩電路 用用RC 電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路即所謂的電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路即所謂的 RC振蕩電路，可選用的振蕩電路，可選用的 RC 選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里只介紹里只介紹文

18、氏橋選頻電路文氏橋選頻電路。R1C1R2C2iUoU一、選頻電路一、選頻電路:37)1( j)1 (112211221CRCRCCRRUUio1221212CRfCRfoo時(shí)，相移為時(shí)，相移為0 0。R1C1R2C2iUoU38212121CCRRfo如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：，則：RCfo21)( j31ffffUUooio)(31arctgffffoo22)(31ffffUUooio傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：相頻特性：相頻特性：幅頻特性：幅頻特性：fofioUU31+90 90 f039RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線40二、用運(yùn)放組成的二、用運(yùn)放組成的

19、RC振蕩器振蕩器0A所以，要滿足相位所以，要滿足相位條件，只有在條件，只有在 fo 處處0F因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?AF122RR uo_+ + R2RCRCR1121RRA31112FRRA41能自行啟動(dòng)的電路（能自行啟動(dòng)的電路（1）uotRtuo半導(dǎo)體半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻起振時(shí)，起振時(shí)，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逐漸增大逐漸增大則則RT逐漸減小，使得輸出逐漸減小，使得輸出uo為某值時(shí)，為某值時(shí)，|AF|=1，從而穩(wěn)幅。從而穩(wěn)幅。A42能自行啟動(dòng)的電路（能自行啟動(dòng)的電路（2 2）R22為一小電阻，為一小電阻，使

20、使(R21+R22)略大于略大于2R1，|AF|1，以，以便起振；便起振；_+ + R21RCCR1R22D1D2隨著隨著uo的增加，的增加，R22逐逐漸被短接，漸被短接，A自動(dòng)下自動(dòng)下降到使降到使|AF|=1，使得，使得輸出輸出uo穩(wěn)定在某值。穩(wěn)定在某值。43 穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理 當(dāng)當(dāng)v0幅值很小時(shí)，幅值很小時(shí)， D1、D2接近開(kāi)路，接近開(kāi)路，R3=2.7K。3 . 3/1132RRRRAV 當(dāng)當(dāng)v0幅值較大時(shí)，幅值較大時(shí)， D1或或D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，R3減小，減小，AV下降。下降。44估算輸出電壓估算輸出電壓V0m (VD=0.6V)31 . 5/1 . 51 . 93KKRKAV穩(wěn)幅時(shí)：KR

21、1 . 13IKVI1 . 16 . 0KKKVm1 . 91 . 51 . 10KKKVKVm1 . 91 . 51 . 16 . 03 .150V35. 845若若R2短路時(shí)短路時(shí)(4) 若若R2開(kāi)路時(shí)，輸出電壓開(kāi)路時(shí)，輸出電壓V0的波形的波形AV3，電路停振，電路停振，輸出電壓輸出電壓V0的波形為的波形為1132/ RRRRAV輸出頻率的調(diào)整：輸出頻率的調(diào)整：RCfo21通過(guò)調(diào)整通過(guò)調(diào)整R或或/和和C來(lái)調(diào)整頻率。來(lái)調(diào)整頻率。_+ + RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：雙聯(lián)可調(diào)電：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變?nèi)荩淖僀，用于細(xì)調(diào)振用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。蕩頻率。K：雙聯(lián)波段開(kāi)：雙聯(lián)波段開(kāi)關(guān)，

22、切換關(guān)，切換R，用于粗調(diào)振用于粗調(diào)振蕩頻率。蕩頻率。47電子琴的振蕩電路電路：電子琴的振蕩電路電路：2121RRCfo_+ + RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21三、用分立元件組成的三、用分立元件組成的RC振蕩器振蕩器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF+ube RC網(wǎng)絡(luò)正反饋，網(wǎng)絡(luò)正反饋，RF、RE1組成負(fù)反饋，調(diào)整到合組成負(fù)反饋，調(diào)整到合適的參數(shù)則可產(chǎn)生振蕩。適的參數(shù)則可產(chǎn)生振蕩。49三、三、RC移相式正弦撥振蕩器移相式正弦撥振蕩器1 、超前型、超前型:ViVoCR0111111jRCjCjRRvv

23、iOoRC900)arctan(100502 、滯后型、滯后型0+11=+11=1+1=jRCjCjRCjvviOViVoCRooRC090)arctan(100513 、電路電路ViRf Rp R1VoRRRCCC放大器放大器:A =1800三級(jí)三級(jí)RC網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò): 00 F 1，所以，所以 ICILIS 諧振時(shí)回路電流比總電流大的多，外界對(duì)諧振回諧振時(shí)回路電流比總電流大的多，外界對(duì)諧振回路的影響可以忽略！路的影響可以忽略！55569.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路 工作原理：工作原理：三極管共射放大器。三極管共射放大器。利用互感線圈的同名端：利用互感線圈的同名端：180

24、A180F360AA 滿足相位條件。滿足相位條件。振蕩頻率振蕩頻率:LCf210判斷是否是正反饋判斷是否是正反饋:用用瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法判斷判斷57VCCRb1ReRb2C1CeMLCcbeTvo(+)(-)(+)(+)VCCRb1ReRb2C1MLCcbeT(+)(+)(+)(+)LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例反饋反饋滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件反饋反饋58+ 正反饋正反饋 LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例振蕩頻率振蕩頻率:+UCCCC1LLCf210uo滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件59+ 例例1：正反饋正反饋+UCCCC1C2頻率由頻率由

25、LC諧振網(wǎng)絡(luò)決定。諧振網(wǎng)絡(luò)決定。6061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. 若中間點(diǎn)交流接地，則首端與尾端若中間點(diǎn)交流接地，則首端與尾端 相位相反。相位相反。9.7.3 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路原理：原理：C1C2首端首端尾端尾端中間端中間端L電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式C首端首端尾端尾端中間端中間端L1L2電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式中間端的瞬時(shí)電位一定在首、尾端電中間端的瞬時(shí)電位一定在首、尾端電位之間。位之間。三點(diǎn)的相位關(guān)系三點(diǎn)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。621.電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式LC振蕩

26、電路振蕩電路(Hartley振蕩電路振蕩電路)振蕩頻率：振蕩頻率：CMLLLCf)2(2121210632. 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路(Colpitts振蕩電路振蕩電路)振蕩頻率：振蕩頻率：212102121CCCCLLCf64例例：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。65例：例：正反饋正反饋頻率由頻率由C 、 L1 、 L2諧振諧振網(wǎng)絡(luò)決定。網(wǎng)絡(luò)決定。+UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC設(shè)設(shè)uB uC uD uB uL2 ube uL1 D66例：例：正反饋正反饋設(shè)設(shè)uB uC uC1 uC2 uB 頻率

27、由頻率由 L 、 C1 、 C2 組成的諧振網(wǎng)絡(luò)決定組成的諧振網(wǎng)絡(luò)決定。+UCCC1LC2ABC+uLuC1 tuCtuCiCCdddd2211uC1減小時(shí)，減小時(shí)， uC2如何變化？如何變化？設(shè)設(shè)L 、 C1 、 C2 組成的諧振組成的諧振網(wǎng)絡(luò)中的電流為網(wǎng)絡(luò)中的電流為i ，則，則ii67例：例：正反饋正反饋+UCCC1C2設(shè)設(shè)uB uC uE ube uA AECBube +uC1 頻率由頻率由 L 、 C1 、 C2 組成的諧振網(wǎng)絡(luò)決定組成的諧振網(wǎng)絡(luò)決定。6869709.7.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。1. 頻率穩(wěn)定

28、問(wèn)題頻率穩(wěn)定問(wèn)題頻率穩(wěn)定度一般由頻率穩(wěn)定度一般由 來(lái)衡量來(lái)衡量0ff 頻率偏移量。頻率偏移量。f 0f振蕩頻率。振蕩頻率。LC振蕩電路振蕩電路 Q 數(shù)百數(shù)百石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路 Q 10000 500000712. 石英晶體石英晶體(2) 基本特性基本特性(1) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：極板間加電場(chǎng)極板間加電場(chǎng)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(chǎng)晶體產(chǎn)生電場(chǎng)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)

29、，振幅最大 壓電諧振壓電諧振72(3) 石英晶體的等效電路與頻率特性石英晶體的等效電路與頻率特性等效電路：等效電路：LCf 21s a)串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振頻率特性：頻率特性： 晶體等效阻抗為純阻性晶體等效阻抗為純阻性0p121CCLCf b)并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振通常通常0CC 0s1CCf 所以所以很很接接近近與與 psff73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)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

30、使 psssfffC 743. 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成LC振蕩電路。振蕩電路。(1) 并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器 石英晶體工作在石英晶體工作在fs與與fp之間，相當(dāng)一個(gè)大電感，與之間，相當(dāng)一個(gè)大電感，與C1、C2組組成電容三點(diǎn)式振蕩器。由于石英晶體的成電容三點(diǎn)式振蕩器。由于石英晶體的Q值很高，可達(dá)到幾千值很高，可達(dá)到幾千以上，所示電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。以上，所示電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。75(2) 并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器 石英晶體工作在石英晶體工作在fs處，呈電

31、阻性，且阻抗最小，正反饋?zhàn)顝?qiáng)。該處，呈電阻性，且阻抗最小，正反饋?zhàn)顝?qiáng)。該電路為電感三點(diǎn)式振蕩器。電路為電感三點(diǎn)式振蕩器。加入石英晶體是利用石英晶體的高加入石英晶體是利用石英晶體的高Q值，提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。值，提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。769.8 非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路9.8.1 比較器比較器 將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一參考電壓參考電壓相比較，輸相比較，輸出一定的高低電平。出一定的高低電平。功能：功能：特性：特性：運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。是非線性函數(shù)。771. 運(yùn)放工

32、作在非線性狀態(tài)的判定：電路開(kāi)環(huán)或引入正反饋。運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的判定：電路開(kāi)環(huán)或引入正反饋。運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法2. 運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的分析方法：運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的分析方法： 若若U+U- 則則UO=+UOM； 若若U+U- 則則UO=-UOM。 虛斷（運(yùn)放輸入端電流虛斷（運(yùn)放輸入端電流=0） 注意：此時(shí)不能用虛短！注意：此時(shí)不能用虛短！78uoui0+UOM-UOM+uoui1. 過(guò)零比較器過(guò)零比較器: （門(mén)限電平（門(mén)限電平=0）+uouiuoui0+UOM-UOM一一.單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器79+uouituituo+Uom-

33、Uom例：例：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā?02. 單門(mén)限比較器（與參考電壓比較）單門(mén)限比較器（與參考電壓比較）+uouiUREFuoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓為參考電壓當(dāng)當(dāng)ui UREF時(shí)時(shí) , uo = +Uom當(dāng)當(dāng)ui UREF時(shí)時(shí) , uo = -Uom 運(yùn)放處于運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)開(kāi)環(huán)狀態(tài)81+uouiUREFuoui0+Uom-UomUREF當(dāng)當(dāng)ui UREF時(shí)時(shí) , uo = -Uom 若若ui從反相端輸入從反相端輸入82+uiuoui0+UZ-UZ用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓uo UZuoui0+UOM-UOM+

34、uoui忽略了忽略了UD3. 限幅電路限幅電路使輸出電壓穩(wěn)定使輸出電壓穩(wěn)定83穩(wěn)幅電路的另一種形式：穩(wěn)幅電路的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上+uiuo UZR R_uoui0+UZ-UZR =R84二二. 遲滯比較器遲滯比較器1.遲滯比較器遲滯比較器特點(diǎn)特點(diǎn):電路中使用正反饋。電路中使用正反饋。1、因?yàn)橛姓答?，所以輸、因?yàn)橛姓答?，所以輸出飽和。出飽和?、當(dāng)、當(dāng)uo正飽和時(shí)正飽和時(shí)(uo =+UOM) ：+om211+UURRRUT T 3、當(dāng)、當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)負(fù)飽和時(shí)(uo =-UOM) ：-om211+UURRRUT T +uoRR2R1uiU+85

35、+uoRR2R1uiU+uoui0+Uom-UomUT+UT-設(shè)設(shè)ui , 當(dāng)當(dāng)ui = UT+, uo從從+UOM -UOM86傳輸特性傳輸特性u(píng)oui0+Uom-UomUT+UT-UT+上門(mén)限電壓上門(mén)限電壓UT-下門(mén)限電壓下門(mén)限電壓UT+- UT-稱為回差稱為回差om211URRR +UT Tom211URRR -UT T87tuiUT+UT-tuoUom-Uom例例:設(shè)輸入為正弦波設(shè)輸入為正弦波, 畫(huà)出輸出的波形。畫(huà)出輸出的波形。+uoRR2R1uiU+88REFZURRRURRRU212211TREFZURRRURRRU212211T加上參考電壓后的遲滯比較器：加上參考電壓后的遲滯比較

36、器：上下限：上下限：uoui0UT-UT+傳輸特性傳輸特性+UZ-UZ89例：例：R1=10k ，R2=10k ，UZ=6V， UR=10V。當(dāng)輸入。當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫(huà)為如圖所示的波形時(shí)，畫(huà) 出輸出出輸出uo的波形。的波形。上下限：上下限：V8212211TRZURRRURRRUV3212211TRZURRRURRRU903V8Vuiuo+UZ-UZ911.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)由滯回比較電路和由滯回比較電路和RC定時(shí)電路構(gòu)成的定時(shí)電路構(gòu)成的omURRRU211TomURRRU211T上下限上下限:+RR1R2Cucuo9.8.2 方波發(fā)生器方波發(fā)生器2.工作原理：工作原理：(1) 設(shè)

37、設(shè) uo = + UOM , 此時(shí)，輸出給此時(shí)，輸出給C 充電充電, uc 則：則：u+=UT+RR1R2C+ucuo0tuoUOM-UOMucUT+0t一旦一旦 uc UT+ , 就有就有 u- u+ ,在在 uc UT+ 時(shí)，時(shí)，u- RwcUOMuo0t- UOM98反向積分電路反向積分電路方波發(fā)生器方波發(fā)生器電路一：電路一：方波發(fā)生器方波發(fā)生器 矩形波矩形波積分電路積分電路三角波三角波+RR1R2C+uc-+RR2Cuo此電路要求前后電路的時(shí)間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。此電路要求前后電路的時(shí)間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。9.8.3 鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器99tuRCuood11

38、+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由周期周期T和參數(shù)和參數(shù)R、C決定。決定。0uo1tUom-Uom100電路二：電路二：電路一的改型電路一的改型+A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向積分電路反向積分電路上行遲滯上行遲滯比較器比較器特點(diǎn)：特點(diǎn)：由由上行的遲滯比較器上行的遲滯比較器和和反相積分器反相積分器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，遲滯比級(jí)聯(lián)構(gòu)成，遲滯比較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積分器的輸較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積分器的輸出又作為遲滯比較器的輸入。出又作為遲滯比較器的輸入。101+uoRR2R

39、1uiuoui0Uom-UomUHUL上行的遲滯比較器上行的遲滯比較器回顧回顧:omHURRU21omLURRU21上下門(mén)限電壓：上下門(mén)限電壓：102回顧回顧:反相積分器反相積分器tuRCuiod1ui-+RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-Uom103omHURRU21omLURRU21+A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1tUOMUOMuotUHULtuRCuood11104周期和頻率的計(jì)算：周期和頻率的計(jì)算：tuoUHULT+A1A2uouo1R02R01RCR2R1RCRRf124214RRCRT T1T2LHTOMUUtURC10d1HLTOMUUtUR

40、C20d1TTT5 . 021omTOMURRtURC215 . 002d1105電路三：電路三：是電路二的改型電路是電路二的改型電路調(diào)整電位器調(diào)整電位器 RW 可以使三角波上下移動(dòng)。即可以使三角波上下移動(dòng)。即給純交流的三角波疊加了一個(gè)直流分量。給純交流的三角波疊加了一個(gè)直流分量。+E-ERW+A1A2uouo1R02R01RCR2R1106tuoT1T2-+R2R1+R R2CuoR+T1 時(shí)間段，電容時(shí)間段，電容 C 通過(guò)通過(guò) R 放電放電T2 時(shí)間段，電容時(shí)間段，電容 C 通過(guò)通過(guò) R 充電充電充放電的充放電的 時(shí)間時(shí)間T1、T2可通過(guò)可通過(guò) R、R調(diào)整。當(dāng)調(diào)整。當(dāng)R=0時(shí)，則為時(shí)，則為鋸齒波發(fā)生器。鋸齒波發(fā)生器。電路四：電路四：是電路二的改進(jìn)電路是電路二的改進(jìn)電路uo1被嵌位被嵌位于于Uz107-+R2R1+R4CuoR+R3ZTZURRtURC2102d1212RRCRT 108ZHURRU21ZLURRU21 |ui | UZ+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2couu 把鋸齒波發(fā)生器積分電路的充電電壓由把鋸齒波發(fā)生器積分電路的充電電壓由uo1變?yōu)樽優(yōu)閡i ，則鋸齒波發(fā)生器轉(zhuǎn)變?yōu)閴侯l轉(zhuǎn)