第6章 波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換課件

第6章波形的發(fā)生與信號(hào)的轉(zhuǎn)換小結(jié)6.2正弦波振蕩電路6.4非正弦波發(fā)生電路6.1概述6.3電壓比較器6.5利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換第6章波形的發(fā)生與信號(hào)的轉(zhuǎn)換小結(jié)6.2正弦波振蕩電路6信號(hào)產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振蕩非正弦波振蕩RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性能要求：輸出信號(hào)的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號(hào)的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定6.1概述信號(hào)產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振6.2正弦波振蕩電路6.2.1正弦波振蕩的條件6.2.2RC正弦波振蕩電路6.2.3LC正弦波振蕩電路6.2.4石英晶體正弦波振蕩電路6.2正弦波振蕩電路6.2.1正弦波振蕩的條件6.2.6.2.1

正弦波振蕩的條件一、振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)Ui?A?F?Uo?Uf?RL微弱的電擾動(dòng)中，某一頻率成分通過正反饋逐漸放大，則產(chǎn)生正弦振蕩?！?/p>

振幅平衡條件—

相位平衡條件n=0,1,2,??8.2.1正弦波振蕩條件16.2.1正弦波振蕩的條件一、振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)U二、起振條件起振條件放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FUoUfUi

1/FAF=1OuiuoAuoA

F

>1AF<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振穩(wěn)幅??（略大于1）二、起振條件起振條件放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FUoUfUi1/FAF三、電路的組成和起振的判斷1.放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)

3.選頻網(wǎng)絡(luò)4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)

組成:保證電路能夠有從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過程，使電路獲得一定幅值的輸出量，實(shí)現(xiàn)能量的控制。引入正反饋，使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)。確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。三、電路的組成和起振的判斷1.放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)3放大器選頻正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi選頻放大器正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi

判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟：（1）觀察電路是否包含了放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四個(gè)組成部分。（2）判斷放大電路是否能夠正常工作，即是否有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)且動(dòng)態(tài)信號(hào)是否能夠輸入、輸出和放大。（3）利用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件。具體做法是：斷開反饋，在斷開處給放大電路加頻率為f0的輸入電壓，并給定其瞬時(shí)極性，如圖所示；然后以輸入信號(hào)極性為依據(jù)判斷輸出電壓的極性，從而得到反饋電壓的極性；若反饋電壓與輸入電壓極性相同，則說明滿足相位條件，電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩，否則表明不滿足相位條件，電路不可能產(chǎn)生正弦波振蕩。（4）判斷電路是否滿足正弦波振蕩的幅值條件，即是否滿足起振條件。放大器選頻正UoUfUi選頻正反饋UoUfUi判斷電路是否???6.2.2RC正弦波振蕩電路一、RC橋式振蕩電路0Fu

.0f90-90?1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)式中:0=1/RC當(dāng)

=0

時(shí)F=1/3.

=0o???6.2.2RC正弦波振蕩電路一、RC橋式振蕩電2.RC橋氏振蕩電路A

=2nF=0o2)電路：同相放大器1)組成：RfCR1RCR???2.RC橋氏振蕩電路A=2nF=0o2)3)振蕩頻率4)起振條件???（略大于1）Rf不能太大，否則正弦波將變成方波3)振蕩頻率4)起振條件???（略大于1）Rf不能5)穩(wěn)幅措施為使電路Au為非線性，起振時(shí)，應(yīng)使Au>3，穩(wěn)幅后Au=3。熱敏電阻穩(wěn)幅正溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)5)穩(wěn)幅措施為使電路Au為非線性，起振時(shí)，應(yīng)使Au>Au

1+R2/R1=3為使失真?。篟2<2R1R2>2R1-R3Au

1+(R2+R3)/R1>3起振時(shí)信號(hào)小，二極管電阻大12.4k>R2>8.1kf0=1.94kHz二極管穩(wěn)幅R1R2V1V2R38.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k0.01FAu1+R2/R1=3為使失真?。篟2<2振蕩頻率可調(diào)的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)用雙層波段開關(guān)接不同的電容，作為振蕩頻率f0的粗調(diào)用同軸電位器實(shí)現(xiàn)f0的微調(diào)例：已知電容的取值分別為0.01F、0.1F、1F、10F，電阻R=50，電位器Rw=10k。試問：f0的調(diào)節(jié)范圍？振蕩頻率可調(diào)的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)用雙層波段開關(guān)接不同的電容，例一：電路如圖所示，試求解：

（1）Rw的下限值；

（2）振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。例一：電路如圖所示，試求解：

（1）Rw的下限值；

（2）振例二：電路如圖所示，穩(wěn)壓管DZ起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)定電壓±UZ=±6V。試估算：

（1）輸出電壓不失真情況下的有效值；

（2）振蕩頻率。例二：電路如圖所示，穩(wěn)壓管DZ起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)定電壓±UZ=思考：試將圖示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路，并求出振蕩頻率和起振條件。分析：振蕩頻率起振條件即（略大于）思考：試將圖示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路，并求二、RC移相式振蕩電路（補(bǔ)充）一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相90二節(jié)RC環(huán)節(jié)移相180三節(jié)RC環(huán)節(jié)移相270對(duì)于的信號(hào)，—

滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：選頻特性差，輸出波形差CRRfRCRC二、RC移相式振蕩電路（補(bǔ)充）一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相96.2.3LC正弦波振蕩電路類型：變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式一、變壓器反饋式LC振蕩電路LrCIs.L的等效損耗電阻(一)

LC并聯(lián)回路的特性Z6.2.3LC正弦波振蕩電路類型：變壓器反饋式、電1.諧振頻率f02.諧振阻抗Z03.回路品質(zhì)因數(shù)Q選頻網(wǎng)絡(luò)的損耗愈?。恢C振頻率相同時(shí)，電容容量愈小，電感數(shù)值愈大，品質(zhì)因數(shù)愈大，將使得選頻特性愈好。1.諧振頻率f02.諧振阻抗Z03.回路品質(zhì)因數(shù)4.頻率特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ增大幅頻特性相頻特性Q值愈大，曲線愈陡，選頻特性愈好。4.頻率特性0ZZ0Q大Q小0f905.并聯(lián)諧振的本質(zhì)—

電流諧振LuCr–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈純阻2)形成環(huán)流，大小是總電流的Q

倍??IC?IL?U?I?5.并聯(lián)諧振的本質(zhì)—電流諧振LuCr–+iiLiC1)選頻放大電路這是以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載。根據(jù)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，當(dāng)f=f0時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且無(wú)附加相移。對(duì)于其余頻率的信號(hào)，電壓放大倍數(shù)不但數(shù)值減小，而且有附加相移。電路具有選頻特性，故稱之為選頻放大電路。若在電路中引入正反饋，并能用反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路。選頻放大電路這是以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載。（二）變壓器反饋式振蕩電路為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端標(biāo)注如圖。當(dāng)反饋電壓取代輸入電壓時(shí)，就得到變壓器反饋式振蕩電路。為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端標(biāo)注如圖。當(dāng)反饋電壓取代輸入電壓時(shí)，就得到變壓器反饋式振蕩電路。+－ui+－++－uf優(yōu)缺點(diǎn):易于振蕩，輸出電壓波形失真不大，應(yīng)用范圍廣泛。但由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，因而耦合不緊密，損耗較大，振蕩頻率f0的穩(wěn)定性不高。用于產(chǎn)生幾kHz至幾十MHz的正弦波。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。同名端同極性（二）變壓器反饋式振蕩電路為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCTRERB1RB2CECB滿足相位平衡條件×同名端同極性變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCTRERB1RB2CECB滿二、電感三點(diǎn)式振蕩電路將N1和N2合并為一個(gè)線圈，克服耦合不緊密的缺點(diǎn)。為了加強(qiáng)諧振效果，將電容C跨接在整個(gè)線圈兩端。+－ui－+uf－+cbe優(yōu)缺點(diǎn):放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)耦合緊密，易振，輸出波形含高次諧波；用于產(chǎn)生幾kHz至幾十MHz的正弦波，改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電容容量可得較寬的振蕩頻率范圍。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。二、電感三點(diǎn)式振蕩電路將N1和N2合并為一個(gè)線圈，克服耦合不三、電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui－++－uf優(yōu)缺點(diǎn):輸出電壓波形好，用于產(chǎn)生幾kHz至幾十MHz固定頻率的正弦波。若用改變電容的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則會(huì)影響電路的起振條件；而若用改變電感的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則比較困難；所以常常用在固定振蕩頻率的場(chǎng)合。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件?？籍吰澱袷幤?Colpitts)三、電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui－++－uf優(yōu)缺點(diǎn):輸出電壓波電容三點(diǎn)式振蕩電路的改進(jìn)小由于極間電容受溫度的影響，雜散電容又難于確定，為了穩(wěn)定振蕩頻率，在設(shè)計(jì)電路中，必須使它們對(duì)選頻特性的影響忽略不計(jì)。具體方法是在電感所在支路串聯(lián)一個(gè)小容量電容C。讓C1和C2遠(yuǎn)大于極間電容和雜散電容，只起分壓作用，以獲得反饋電壓，而幾乎對(duì)振蕩頻率無(wú)影響，則電路的振蕩頻率就可能很穩(wěn)定。電容三點(diǎn)式振蕩電路的改進(jìn)小由于極間電容受溫度的影響，雜散電容采用共基放大電路的電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui+－+－uf在要求電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻率高達(dá)100MHz以上時(shí)，應(yīng)考慮采用共基放大電路。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可滿足幅值條件，而產(chǎn)生正弦波振蕩。采用共基放大電路的電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui+－+－uf在要例一：電路如圖所示，圖中Cb為旁路電容，C1為耦合電容，對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。為使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說明變壓器原邊線圈和副邊線圈的同名端。+－ui++－uf因此，變壓器原邊線圈的下端和副邊線圈的上端為同名端；或者說原邊線圈的上端和副邊線圈的下端為同名端。例一：電路如圖所示，圖中Cb為旁路電容，C1為耦合電容，對(duì)交例二：標(biāo)出各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。+－ui－++－uf－uf+－ui+－例二：標(biāo)出各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條例三：改正圖示電路中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不能改變放大電路的基本接法。觀察電路，Ce容量遠(yuǎn)大于C1和C2，故為旁路電容，對(duì)交流信號(hào)可視為短路。C1、C2和L構(gòu)成LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，C2上的電壓為輸出電壓，C1上的電壓為反饋電壓，因而電路為電容三點(diǎn)式振蕩電路。電感L連接晶體管的基極和集電極，在直流通路中使兩個(gè)極近似短路，造成放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，故應(yīng)在選頻網(wǎng)絡(luò)與放大電路輸入端之間加耦合電容。晶體管的集電極直接接電源，在交流通路中使集電極與發(fā)射極短路，因而輸出電壓恒等于零。所以，必須在集電極加電阻Rc。例三：改正圖示電路中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不思考：分別判斷圖示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩?？赡芸赡懿荒懿荒芩伎迹悍謩e判斷圖示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩。可能可能不能6.2.4石英晶體(Crystal)振蕩電路(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)構(gòu)和符號(hào)化學(xué)成分

SiO2結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點(diǎn)符號(hào)6.2.4石英晶體(Crystal)振蕩電路(一)石英2.壓電效應(yīng)形變形變機(jī)械振動(dòng)外力在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。2.壓電效應(yīng)形變形變機(jī)械振動(dòng)外力在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電3.等效電路rC0CLL

—

晶體的動(dòng)態(tài)電感

(10-3~102H)(大)C

—晶體的動(dòng)態(tài)電容

(<0.1pF)(小)r

—

等效摩擦損耗電阻(小)Co

—晶片靜態(tài)電容

(幾~幾十pF)3.等效電路rC0CLL—晶體的動(dòng)態(tài)電感C—晶體的大小小大4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性由于C和r的數(shù)值都很小，L數(shù)值很大，所以Q值高達(dá)104~106。而且，因?yàn)檎袷庮l率幾乎僅決定于晶片的尺寸，所以其穩(wěn)定度相當(dāng)高。因此，石英晶體的選頻特性是其它選頻網(wǎng)絡(luò)不能比擬的。大小小大4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性由5.使用注意2)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)使噪聲影響大，還能停振。1)要接一定的負(fù)載電容CL(微調(diào))，以達(dá)標(biāo)稱頻率。5.使用注意2)要有合適的激勵(lì)電平。過大會(huì)影響1)要接一定(二)石英晶體諧振電路1.串聯(lián)型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯(lián)型fs<f

<

fp，晶體呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC××(二)石英晶體諧振電路1.串聯(lián)型f=fs，晶體呈純阻6.3電壓比較器6.3.2簡(jiǎn)單比較器6.3.4窗口比較器6.3.3滯回比較器

電壓比較器能夠?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有數(shù)字信號(hào)特點(diǎn)的二值信號(hào)，即輸出不是高電平，就是低電平。因此，集成運(yùn)放多數(shù)情況下工作在非線性區(qū)。它既用于信號(hào)轉(zhuǎn)換，又作為非正弦波發(fā)生電路的重要組成部分。6.3.1概述6.3電壓比較器6.3.2簡(jiǎn)單比較器6.3.4窗口比較通常用電壓傳輸特性來描述電壓比較器輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。電壓傳輸特性具有三個(gè)要素：（1）輸出電壓的高、低電平。它決定于集成運(yùn)放輸出電壓的最大幅值或輸出端的限幅電路。（2）閾值電壓。閾值電壓是使輸出電壓從高電平躍變?yōu)榈碗娖?，或者從低電平躍變?yōu)楦唠娖降妮斎腚妷?。也就是使集成運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端電位相等的輸入電壓。（3）輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓的躍變方向。它決定于輸入電壓是作用于集成運(yùn)放的反相輸入端，還是同相輸入端。6.3.1概述通常用電壓傳輸特性來描述電壓比較器輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)一、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)在電壓比較器電路中，集成運(yùn)放往往不是處于開環(huán)狀態(tài)（即沒有引入反饋），就是只引入了正反饋。因此，集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。一、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)在電壓比較器電路中，集成運(yùn)放往往不二、電壓比較器的種類只有一個(gè)閾值電壓具有滯回特性，雖有兩個(gè)閾值電壓，但當(dāng)輸入電壓向單一方向變化時(shí)輸出電壓僅躍變一次。有兩個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓向單一方向變化時(shí)，輸出電壓躍變兩次。二、電壓比較器的種類只有一個(gè)閾值電壓具有滯回特性，雖有兩個(gè)閾6.3.2簡(jiǎn)單比較器1.過零比較器6.3.2簡(jiǎn)單比較器1.過零比較器2.一般簡(jiǎn)單比較器UTH2.一般簡(jiǎn)單比較器UTH例：在圖示電路中，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=±5V，R1=R2=5k，基準(zhǔn)電壓UREF=2V，已知輸入電壓為三角波。試畫出輸出電壓的波形。OuO/VuI/V－2－5+5例：在圖示電路中，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=±5V，R1=R2=6.3.3滯回比較器OuOuI+UZ－UZ+UTH－UTH這是反相輸入的滯回比較器6.3.3滯回比較器OuOuI+UZ－UZ+UTH－UT加了參考電壓的滯回比較器改變參考電壓的大小和極性，滯回比較器的電壓傳輸特性將產(chǎn)生水平方向的移動(dòng)；改變穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓可使電壓傳輸特性產(chǎn)生垂直方向的移動(dòng)。加了參考電壓的滯回比較器改變參考電壓的大小和極性，滯回比較器例1：在圖示電路中，已知R1=50k，R2=100k，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓±UZ=±9V，輸入電壓uI的波形如圖所示，試畫出輸出電壓uO的波形。滯回比較器具有一定的抗干擾能力例1：在圖示電路中，已知R1=50k，R2=100k例2：設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖所示，要求所用電阻阻值在20～100k之間。若取R1為25k，則R2應(yīng)取為50k；若取R1為50k，則R2應(yīng)取為100k。例2：設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖所示，要求所用6.3.4窗口比較器簡(jiǎn)單比較器和滯回比較器在輸入電壓?jiǎn)我环较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測(cè)出輸入電壓是否在兩個(gè)給定電壓之間，而窗口比較器具有這一功能。6.3.4窗口比較器簡(jiǎn)單比較器和滯回比較器在輸入電壓?jiǎn)我皇纠阂阎獔D(a)所示方框圖各點(diǎn)的波形如圖(b)所示，試指出各電路的名稱。示例：已知圖(a)所示方框圖各點(diǎn)的波形如圖(b)所示，試指出思考：試分別求解圖示各電路的電壓傳輸特性。思考：試分別求解圖示各電路的電壓傳輸特性?？垢蓴_OuIt單門限比較UTuOUOHUOLOt滯回比較OuItUT-UT+UOHUOLOtuO抗OuIt單門限比較UTuOUOHUOLOt滯回比較OuIt整形OuItUT+UT-OuOtUOHUOLOuItUT+UT-OuOtUOHUOL整OuItUT+UT-OuOtUOHUOLOuItUT+UT6.4.1矩形波產(chǎn)生電路(AstableMultivibrator)1.電路組成和輸出波形-UZ

uO

uCtUT+UT-UZR1CR2R3UZuOR積分電路

滯回比較器6.4非正弦波發(fā)生電路6.4.1矩形波產(chǎn)生電路(AstableMultivib2.振蕩頻率占空比=50%2.振蕩頻率占空比=50%3.占空比可調(diào)的矩形波電路為了改變輸出方波的占空比，應(yīng)改變電容器C的充電和放電時(shí)間常數(shù)。占空比可調(diào)的矩形波電路如下圖。3.占空比可調(diào)的矩形波電路8.4.2三角形波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路6.4.2三角波發(fā)生電路

三角波發(fā)生器的電路由滯回比較器和積分器閉環(huán)組合而成的。積分器的輸出反饋給滯回比較器，作為滯回比較器的UREF。8.4.2三角形波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路8.4.3三角形波發(fā)生電路6.4.3鋸齒波發(fā)生電路為了獲得鋸齒波，應(yīng)改變積分器的充、放電時(shí)間常數(shù)。圖中的二極管D和R將使充電時(shí)間常數(shù)減小為(R∥R)C，而放電時(shí)間常數(shù)仍為RC。鋸齒波電路的波形圖如下。8.4.3三角形波發(fā)生電路6.4.3鋸齒波發(fā)生電路

例2：設(shè)振蕩周期為T，在一個(gè)周期內(nèi)uO1＝UZ的時(shí)間為T1，則占空比為T1/T；在電路某一參數(shù)變化時(shí)，其余參數(shù)不變。選擇①增大、②不變或③減小填入空內(nèi)：當(dāng)R1增大時(shí)，uO1的占空比將

，振蕩頻率將

，uO2的幅值將

；若RW1的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，則uO1的占空比將

，振蕩頻率將

，uO2的幅值將

；若RW2的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，則uO1的占空比將

，振蕩頻率將

，uO2的幅值將

。

答案：設(shè)RW1、RW2在未調(diào)整前滑動(dòng)端均處于中點(diǎn)，則應(yīng)填入②，①，③；②，①，②；③，②；②。例2：設(shè)振蕩周期為T，在一個(gè)周期內(nèi)uO1＝UZ的時(shí)間思考：已知ui為正弦波，畫出uo波形。思考：已知ui為正弦波，畫出uo波形。補(bǔ)充：壓控方波產(chǎn)生電路一、積分-施密特觸發(fā)器型壓控振蕩器V1V2+VCCV3施密特觸發(fā)器uduORCuCI0V4V5壓控恒流源壓控恒流源積分器積分器鏡象電流源鏡象電流源uO=UOLV3截止，uO=UOHC充電至UT+V3導(dǎo)通，C放電至

UT-uO=UOL

uCtUOm

uOtUT+UT-占空比50%I0I0補(bǔ)充：壓控方波產(chǎn)生電路一、積分-施密特觸發(fā)器型壓控振蕩二、8038集成函數(shù)發(fā)生器>I01電子開關(guān)S1.原理11+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器電壓跟隨器正弦波變換器二、8038集成函數(shù)發(fā)生器>I01電子1.原理11+V當(dāng)Q=0，S斷開，C充電(I01)至2/3VCCQ=1當(dāng)Q=1，S閉合，C放電(I02

-I01)至1/3VCCQ=0當(dāng)I02

=2I01，引腳9輸出方波，引腳3輸出三角波；當(dāng)I02

<2I01，

引腳9輸出矩形波，引腳3輸出鋸齒波。補(bǔ)充1：壓控方波產(chǎn)生電路3當(dāng)Q=0，S斷開，C充電(I01)至2/3V2.應(yīng)用12345678ICL8038141312111091314正弦波失真度調(diào)整正弦波失真度調(diào)整正弦波輸出三角波輸出矩形波輸出調(diào)頻偏置電壓輸入調(diào)頻偏置電壓輸出接電阻RA接電阻RB接電容C+VCC-VEE

(或地)應(yīng)用12.應(yīng)用12345678ICL14131211109131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-VEERRAICL803845131011128RBRP3CC1692應(yīng)用2調(diào)占空比和正弦波失真調(diào)調(diào)占空比和正弦波失真RP2RP4RP一、信號(hào)產(chǎn)生電路的分類：正弦波振蕩:非正弦波振蕩：RC振蕩器

(低頻)LC振蕩器

(高頻)石英晶體振蕩器(振蕩頻率精確)方波、三角波、鋸齒波等。小結(jié)一、信號(hào)產(chǎn)生電路的分類：正弦波振蕩:非正弦波振蕩：RC振蕩二、正弦波振蕩條件、電路結(jié)構(gòu)和選頻電路1.振蕩條件—振幅平衡條件—相位平衡條件n=0,1,2,??判斷電路是否起振采用瞬時(shí)極性法，即斷開反饋網(wǎng)絡(luò)，加一信號(hào)，如果信號(hào)極性逐級(jí)變化后，返回后與原信號(hào)同極性，則滿足相位平衡條件。二、正弦波振蕩條件、電路結(jié)構(gòu)和選頻電路1.振蕩條件—振幅2.振蕩電路的兩種結(jié)構(gòu)放大器選頻正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi選頻放大器正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi3.選頻電路及其特性小結(jié)32.振蕩電路的兩種結(jié)構(gòu)放大器選頻正UoUfUi選頻正反饋U1)RC

串并聯(lián)式幅頻特性0Fu

.相頻特性0f90°–90°當(dāng)

=0=1/RC時(shí)Fu=1/3.

=0o電路小結(jié)41)RC串并聯(lián)式幅0Fu.相0f90°–2)LC并聯(lián)諧振回路LuCr–

+iiLiC阻抗幅頻特性電路0Z

Z0阻抗相頻特性0f90o–90o諧振頻率諧振阻抗回路品質(zhì)因數(shù)小結(jié)52)LC并聯(lián)諧振回路LuCr–+iiLiC阻抗幅頻特性電三、正弦波振蕩電路1.RC橋氏振蕩電路CR1RfRCR???振蕩頻率振蕩條件即自動(dòng)穩(wěn)幅措施：使電Au成為非線性Rf串接二極管(圖略)Rf串接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R1采用正溫度系數(shù)熱敏電阻小結(jié)6三、正弦波振蕩電路1.RC橋氏振蕩電路CR1RfRCR?3.LC振蕩電路變壓器反饋式LC+VCCVRERB1RB2CECB電感三點(diǎn)式C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1小結(jié)73.LC振蕩電路變壓器反饋式LC+VCCVRERB1RB電容三點(diǎn)式+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123電容三點(diǎn)式+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123四、石英晶體振蕩電路1.等效電路和頻率特性符號(hào)等效電路rqC0CqLq頻率特性fXfPfS串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率2.石英晶體諧振電路串聯(lián)型

f=fs，晶體呈純阻并聯(lián)型fs<f<

fp，晶體呈感性四、石英晶體振蕩電路1.等效電路和頻率特性符號(hào)等效電路rq五、比較器OuIuOUZUREF–UZ1.單限電壓比較器傳輸特性五、比較器OuIuOUZUREF–UZ1.單限電壓比較器OuIuOUZUREF–UZ特點(diǎn)：1)工作在非線性區(qū)2)不存在虛短

(除了uI=UREF時(shí))

3)存在虛斷門限電壓

UT=UREFOuIuOUZUREF–UZ特點(diǎn)：1)工作在非線性區(qū)2)六、非正弦波振蕩電路1.產(chǎn)生方波振蕩的基本原理CuOR施密特觸發(fā)器當(dāng)施密特觸發(fā)器輸出高(低)電平時(shí)，電容C的充電方向不同，每當(dāng)uC超過上(下)門限電壓時(shí)，施密特觸發(fā)器的輸出電平就發(fā)生跳變，使電容改變充電方向，于是形成uO周而復(fù)始的高、低電平跳變，即方波振蕩。小結(jié)12六、非正弦波振蕩電路1.產(chǎn)生方波振蕩的基本原理CuOR施密施密特觸發(fā)器的構(gòu)成：遲滯比較器(運(yùn)放接成正反饋)555定時(shí)器的施密特觸發(fā)器形式集成施密特觸發(fā)器2.獲得三角波的基本方法方波積分電路三角波小結(jié)13施密特觸發(fā)器的構(gòu)成：遲滯比較器(運(yùn)放接成正反饋)5552.滯回比較器(施密特觸發(fā)器)

反相型滯回比較器uIRR1UREFR2R3UZPuOOuIuOUT+UT–UZ–UZ傳輸特性2.滯回比較器(施密特觸發(fā)器)反相型滯回比較器uIR同相型遲滯比較器R1RuIUREFR2R3UZNPuO傳輸特性O(shè)uIuOUT+UT-UZ–UZ門限電壓的求法：根據(jù)疊加定理求出同相端電壓uP

的表達(dá)式，當(dāng)輸出狀態(tài)變化時(shí)，與反相端電壓uN相等,此時(shí)的輸入電壓uI即為門限電壓UT+和UT–。同相型遲滯比較器R1RuIUREFR2R3UZNPuO傳輸?shù)?章波形的發(fā)生與信號(hào)的轉(zhuǎn)換小結(jié)6.2正弦波振蕩電路6.4非正弦波發(fā)生電路6.1概述6.3電壓比較器6.5利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換第6章波形的發(fā)生與信號(hào)的轉(zhuǎn)換小結(jié)6.2正弦波振蕩電路6信號(hào)產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振蕩非正弦波振蕩RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性能要求：輸出信號(hào)的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號(hào)的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定6.1概述信號(hào)產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振6.2正弦波振蕩電路6.2.1正弦波振蕩的條件6.2.2RC正弦波振蕩電路6.2.3LC正弦波振蕩電路6.2.4石英晶體正弦波振蕩電路6.2正弦波振蕩電路6.2.1正弦波振蕩的條件6.2.6.2.1

正弦波振蕩的條件一、振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)Ui?A?F?Uo?Uf?RL微弱的電擾動(dòng)中，某一頻率成分通過正反饋逐漸放大，則產(chǎn)生正弦振蕩?！?/p>

振幅平衡條件—

相位平衡條件n=0,1,2,??8.2.1正弦波振蕩條件16.2.1正弦波振蕩的條件一、振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)U二、起振條件起振條件放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FUoUfUi

1/FAF=1OuiuoAuoA

F

>1AF<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振穩(wěn)幅??（略大于1）二、起振條件起振條件放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FUoUfUi1/FAF三、電路的組成和起振的判斷1.放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)

3.選頻網(wǎng)絡(luò)4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)

組成:保證電路能夠有從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過程，使電路獲得一定幅值的輸出量，實(shí)現(xiàn)能量的控制。引入正反饋，使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)。確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。三、電路的組成和起振的判斷1.放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)3放大器選頻正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi選頻放大器正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi

判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟：（1）觀察電路是否包含了放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四個(gè)組成部分。（2）判斷放大電路是否能夠正常工作，即是否有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)且動(dòng)態(tài)信號(hào)是否能夠輸入、輸出和放大。（3）利用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件。具體做法是：斷開反饋，在斷開處給放大電路加頻率為f0的輸入電壓，并給定其瞬時(shí)極性，如圖所示；然后以輸入信號(hào)極性為依據(jù)判斷輸出電壓的極性，從而得到反饋電壓的極性；若反饋電壓與輸入電壓極性相同，則說明滿足相位條件，電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩，否則表明不滿足相位條件，電路不可能產(chǎn)生正弦波振蕩。（4）判斷電路是否滿足正弦波振蕩的幅值條件，即是否滿足起振條件。放大器選頻正UoUfUi選頻正反饋UoUfUi判斷電路是否???6.2.2RC正弦波振蕩電路一、RC橋式振蕩電路0Fu

.0f90-90?1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)式中:0=1/RC當(dāng)

=0

時(shí)F=1/3.

=0o???6.2.2RC正弦波振蕩電路一、RC橋式振蕩電2.RC橋氏振蕩電路A

=2nF=0o2)電路：同相放大器1)組成：RfCR1RCR???2.RC橋氏振蕩電路A=2nF=0o2)3)振蕩頻率4)起振條件???（略大于1）Rf不能太大，否則正弦波將變成方波3)振蕩頻率4)起振條件???（略大于1）Rf不能5)穩(wěn)幅措施為使電路Au為非線性，起振時(shí)，應(yīng)使Au>3，穩(wěn)幅后Au=3。熱敏電阻穩(wěn)幅正溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)5)穩(wěn)幅措施為使電路Au為非線性，起振時(shí)，應(yīng)使Au>Au

1+R2/R1=3為使失真?。篟2<2R1R2>2R1-R3Au

1+(R2+R3)/R1>3起振時(shí)信號(hào)小，二極管電阻大12.4k>R2>8.1kf0=1.94kHz二極管穩(wěn)幅R1R2V1V2R38.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k0.01FAu1+R2/R1=3為使失真小：R2<2振蕩頻率可調(diào)的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)用雙層波段開關(guān)接不同的電容，作為振蕩頻率f0的粗調(diào)用同軸電位器實(shí)現(xiàn)f0的微調(diào)例：已知電容的取值分別為0.01F、0.1F、1F、10F，電阻R=50，電位器Rw=10k。試問：f0的調(diào)節(jié)范圍？振蕩頻率可調(diào)的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)用雙層波段開關(guān)接不同的電容，例一：電路如圖所示，試求解：

（1）Rw的下限值；

（2）振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。例一：電路如圖所示，試求解：

（1）Rw的下限值；

（2）振例二：電路如圖所示，穩(wěn)壓管DZ起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)定電壓±UZ=±6V。試估算：

（1）輸出電壓不失真情況下的有效值；

（2）振蕩頻率。例二：電路如圖所示，穩(wěn)壓管DZ起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)定電壓±UZ=思考：試將圖示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路，并求出振蕩頻率和起振條件。分析：振蕩頻率起振條件即（略大于）思考：試將圖示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路，并求二、RC移相式振蕩電路（補(bǔ)充）一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相90二節(jié)RC環(huán)節(jié)移相180三節(jié)RC環(huán)節(jié)移相270對(duì)于的信號(hào)，—

滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：選頻特性差，輸出波形差CRRfRCRC二、RC移相式振蕩電路（補(bǔ)充）一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相96.2.3LC正弦波振蕩電路類型：變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式一、變壓器反饋式LC振蕩電路LrCIs.L的等效損耗電阻(一)

LC并聯(lián)回路的特性Z6.2.3LC正弦波振蕩電路類型：變壓器反饋式、電1.諧振頻率f02.諧振阻抗Z03.回路品質(zhì)因數(shù)Q選頻網(wǎng)絡(luò)的損耗愈??；諧振頻率相同時(shí)，電容容量愈小，電感數(shù)值愈大，品質(zhì)因數(shù)愈大，將使得選頻特性愈好。1.諧振頻率f02.諧振阻抗Z03.回路品質(zhì)因數(shù)4.頻率特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ增大幅頻特性相頻特性Q值愈大，曲線愈陡，選頻特性愈好。4.頻率特性0ZZ0Q大Q小0f905.并聯(lián)諧振的本質(zhì)—

電流諧振LuCr–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈純阻2)形成環(huán)流，大小是總電流的Q

倍??IC?IL?U?I?5.并聯(lián)諧振的本質(zhì)—電流諧振LuCr–+iiLiC1)選頻放大電路這是以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載。根據(jù)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，當(dāng)f=f0時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且無(wú)附加相移。對(duì)于其余頻率的信號(hào)，電壓放大倍數(shù)不但數(shù)值減小，而且有附加相移。電路具有選頻特性，故稱之為選頻放大電路。若在電路中引入正反饋，并能用反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路。選頻放大電路這是以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載。（二）變壓器反饋式振蕩電路為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端標(biāo)注如圖。當(dāng)反饋電壓取代輸入電壓時(shí)，就得到變壓器反饋式振蕩電路。為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端標(biāo)注如圖。當(dāng)反饋電壓取代輸入電壓時(shí)，就得到變壓器反饋式振蕩電路。+－ui+－++－uf優(yōu)缺點(diǎn):易于振蕩，輸出電壓波形失真不大，應(yīng)用范圍廣泛。但由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，因而耦合不緊密，損耗較大，振蕩頻率f0的穩(wěn)定性不高。用于產(chǎn)生幾kHz至幾十MHz的正弦波。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。同名端同極性（二）變壓器反饋式振蕩電路為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCTRERB1RB2CECB滿足相位平衡條件×同名端同極性變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCTRERB1RB2CECB滿二、電感三點(diǎn)式振蕩電路將N1和N2合并為一個(gè)線圈，克服耦合不緊密的缺點(diǎn)。為了加強(qiáng)諧振效果，將電容C跨接在整個(gè)線圈兩端。+－ui－+uf－+cbe優(yōu)缺點(diǎn):放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)耦合緊密，易振，輸出波形含高次諧波；用于產(chǎn)生幾kHz至幾十MHz的正弦波，改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電容容量可得較寬的振蕩頻率范圍。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。二、電感三點(diǎn)式振蕩電路將N1和N2合并為一個(gè)線圈，克服耦合不三、電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui－++－uf優(yōu)缺點(diǎn):輸出電壓波形好，用于產(chǎn)生幾kHz至幾十MHz固定頻率的正弦波。若用改變電容的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則會(huì)影響電路的起振條件；而若用改變電感的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則比較困難；所以常常用在固定振蕩頻率的場(chǎng)合。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件?？籍吰澱袷幤?Colpitts)三、電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui－++－uf優(yōu)缺點(diǎn):輸出電壓波電容三點(diǎn)式振蕩電路的改進(jìn)小由于極間電容受溫度的影響，雜散電容又難于確定，為了穩(wěn)定振蕩頻率，在設(shè)計(jì)電路中，必須使它們對(duì)選頻特性的影響忽略不計(jì)。具體方法是在電感所在支路串聯(lián)一個(gè)小容量電容C。讓C1和C2遠(yuǎn)大于極間電容和雜散電容，只起分壓作用，以獲得反饋電壓，而幾乎對(duì)振蕩頻率無(wú)影響，則電路的振蕩頻率就可能很穩(wěn)定。電容三點(diǎn)式振蕩電路的改進(jìn)小由于極間電容受溫度的影響，雜散電容采用共基放大電路的電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui+－+－uf在要求電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻率高達(dá)100MHz以上時(shí)，應(yīng)考慮采用共基放大電路。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可滿足幅值條件，而產(chǎn)生正弦波振蕩。采用共基放大電路的電容三點(diǎn)式振蕩電路+－ui+－+－uf在要例一：電路如圖所示，圖中Cb為旁路電容，C1為耦合電容，對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。為使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說明變壓器原邊線圈和副邊線圈的同名端。+－ui++－uf因此，變壓器原邊線圈的下端和副邊線圈的上端為同名端；或者說原邊線圈的上端和副邊線圈的下端為同名端。例一：電路如圖所示，圖中Cb為旁路電容，C1為耦合電容，對(duì)交例二：標(biāo)出各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。+－ui－++－uf－uf+－ui+－例二：標(biāo)出各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條例三：改正圖示電路中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不能改變放大電路的基本接法。觀察電路，Ce容量遠(yuǎn)大于C1和C2，故為旁路電容，對(duì)交流信號(hào)可視為短路。C1、C2和L構(gòu)成LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，C2上的電壓為輸出電壓，C1上的電壓為反饋電壓，因而電路為電容三點(diǎn)式振蕩電路。電感L連接晶體管的基極和集電極，在直流通路中使兩個(gè)極近似短路，造成放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，故應(yīng)在選頻網(wǎng)絡(luò)與放大電路輸入端之間加耦合電容。晶體管的集電極直接接電源，在交流通路中使集電極與發(fā)射極短路，因而輸出電壓恒等于零。所以，必須在集電極加電阻Rc。例三：改正圖示電路中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不思考：分別判斷圖示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩。可能可能不能不能思考：分別判斷圖示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩?？赡芸赡懿荒?.2.4石英晶體(Crystal)振蕩電路(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)構(gòu)和符號(hào)化學(xué)成分

SiO2結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點(diǎn)符號(hào)6.2.4石英晶體(Crystal)振蕩電路(一)石英2.壓電效應(yīng)形變形變機(jī)械振動(dòng)外力在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。2.壓電效應(yīng)形變形變機(jī)械振動(dòng)外力在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電3.等效電路rC0CLL

—

晶體的動(dòng)態(tài)電感

(10-3~102H)(大)C

—晶體的動(dòng)態(tài)電容

(<0.1pF)(小)r

—

等效摩擦損耗電阻(小)Co

—晶片靜態(tài)電容

(幾~幾十pF)3.等效電路rC0CLL—晶體的動(dòng)態(tài)電感C—晶體的大小小大4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性由于C和r的數(shù)值都很小，L數(shù)值很大，所以Q值高達(dá)104~106。而且，因?yàn)檎袷庮l率幾乎僅決定于晶片的尺寸，所以其穩(wěn)定度相當(dāng)高。因此，石英晶體的選頻特性是其它選頻網(wǎng)絡(luò)不能比擬的。大小小大4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性由5.使用注意2)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)使噪聲影響大，還能停振。1)要接一定的負(fù)載電容CL(微調(diào))，以達(dá)標(biāo)稱頻率。5.使用注意2)要有合適的激勵(lì)電平。過大會(huì)影響1)要接一定(二)石英晶體諧振電路1.串聯(lián)型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯(lián)型fs<f

<

fp，晶體呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC××(二)石英晶體諧振電路1.串聯(lián)型f=fs，晶體呈純阻6.3電壓比較器6.3.2簡(jiǎn)單比較器6.3.4窗口比較器6.3.3滯回比較器

電壓比較器能夠?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有數(shù)字信號(hào)特點(diǎn)的二值信號(hào)，即輸出不是高電平，就是低電平。因此，集成運(yùn)放多數(shù)情況下工作在非線性區(qū)。它既用于信號(hào)轉(zhuǎn)換，又作為非正弦波發(fā)生電路的重要組成部分。6.3.1概述6.3電壓比較器6.3.2簡(jiǎn)單比較器6.3.4窗口比較通常用電壓傳輸特性來描述電壓比較器輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。電壓傳輸特性具有三個(gè)要素：（1）輸出電壓的高、低電平。它決定于集成運(yùn)放輸出電壓的最大幅值或輸出端的限幅電路。（2）閾值電壓。閾值電壓是使輸出電壓從高電平躍變?yōu)榈碗娖剑蛘邚牡碗娖杰S變?yōu)楦唠娖降妮斎腚妷?。也就是使集成運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端電位相等的輸入電壓。（3）輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓的躍變方向。它決定于輸入電壓是作用于集成運(yùn)放的反相輸入端，還是同相輸入端。6.3.1概述通常用電壓傳輸特性來描述電壓比較器輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)一、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)在電壓比較器電路中，集成運(yùn)放往往不是處于開環(huán)狀態(tài)（即沒有引入反饋），就是只引入了正反饋。因此，集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。一、集成運(yùn)放的非線性工作區(qū)在電壓比較器電路中，集成運(yùn)放往往不二、電壓比較器的種類只有一個(gè)閾值電壓具有滯回特性，雖有兩個(gè)閾值電壓，但當(dāng)輸入電壓向單一方向變化時(shí)輸出電壓僅躍變一次。有兩個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓向單一方向變化時(shí)，輸出電壓躍變兩次。二、電壓比較器的種類只有一個(gè)閾值電壓具有滯回特性，雖有兩個(gè)閾6.3.2簡(jiǎn)單比較器1.過零比較器6.3.2簡(jiǎn)單比較器1.過零比較器2.一般簡(jiǎn)單比較器UTH2.一般簡(jiǎn)單比較器UTH例：在圖示電路中，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=±5V，R1=R2=5k，基準(zhǔn)電壓UREF=2V，已知輸入電壓為三角波。試畫出輸出電壓的波形。OuO/VuI/V－2－5+5例：在圖示電路中，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=±5V，R1=R2=6.3.3滯回比較器OuOuI+UZ－UZ+UTH－UTH這是反相輸入的滯回比較器6.3.3滯回比較器OuOuI+UZ－UZ+UTH－UT加了參考電壓的滯回比較器改變參考電壓的大小和極性，滯回比較器的電壓傳輸特性將產(chǎn)生水平方向的移動(dòng)；改變穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓可使電壓傳輸特性產(chǎn)生垂直方向的移動(dòng)。加了參考電壓的滯回比較器改變參考電壓的大小和極性，滯回比較器例1：在圖示電路中，已知R1=50k，R2=100k，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓±UZ=±9V，輸入電壓uI的波形如圖所示，試畫出輸出電壓uO的波形。滯回比較器具有一定的抗干擾能力例1：在圖示電路中，已知R1=50k，R2=100k例2：設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖所示，要求所用電阻阻值在20～100k之間。若取R1為25k，則R2應(yīng)取為50k；若取R1為50k，則R2應(yīng)取為100k。例2：設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖所示，要求所用6.3.4窗口比較器簡(jiǎn)單比較器和滯回比較器在輸入電壓?jiǎn)我环较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測(cè)出輸入電壓是否在兩個(gè)給定電壓之間，而窗口比較器具有這一功能。6.3.4窗口比較器簡(jiǎn)單比較器和滯回比較器在輸入電壓?jiǎn)我皇纠阂阎獔D(a)所示方框圖各點(diǎn)的波形如圖(b)所示，試指出各電路的名稱。示例：已知圖(a)所示方框圖各點(diǎn)的波形如圖(b)所示，試指出思考：試分別求解圖示各電路的電壓傳輸特性。思考：試分別求解圖示各電路的電壓傳輸特性?？垢蓴_OuIt單門限比較UTuOUOHUOLOt滯回比較OuItUT-UT+UOHUOLOtuO抗OuIt單門限比較UTuOUOHUOLOt滯回比較OuIt整形OuItUT+UT-OuOtUOHUOLOuItUT+UT-OuOtUOHUOL整OuItUT+UT-OuOtUOHUOLOuItUT+UT6.4.1矩形波產(chǎn)生電路(AstableMultivibrator)1.電路組成和輸出波形-UZ

uO

uCtUT+UT-UZR1CR2R3UZuOR積分電路

滯回比較器6.4非正弦波發(fā)生電路6.4.1矩形波產(chǎn)生電路(AstableMultivib2.振蕩頻率占空比=50%2.振蕩頻率占空比=50%3.占空比可調(diào)的矩形波電路為了改變輸出方波的占空比，應(yīng)改變電容器C的充電和放電時(shí)間常數(shù)。占空比可調(diào)的矩形波電路如下圖。3.占空比可調(diào)的矩形波電路8.4.2三角形波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路6.4.2三角波發(fā)生電路

三角波發(fā)生器的電路由滯回比較器和積分器閉環(huán)組合而成的。積分器的輸出反饋給滯回比較器，作為滯回比較器的UREF。8.4.2三角形波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路8.4.3三角形波發(fā)生電路6.4.3鋸齒波發(fā)生電路為了獲得鋸齒波，應(yīng)改變積分器的充、放電時(shí)間常數(shù)。圖中的二極管D和R將使充電時(shí)間常數(shù)減小為(R∥R)C，而放電時(shí)間常數(shù)仍為RC。鋸齒波電路的波形圖如下。8.4.3三角形波發(fā)生電路6.4.3鋸齒波發(fā)生電路

例2：設(shè)振蕩周期為T，在一個(gè)周期內(nèi)uO1＝UZ的時(shí)間為T1，則占空比為T1/T；在電路某一參數(shù)變化時(shí)，其余參數(shù)不變。選擇①增大、②不變或③減小填入空內(nèi)：當(dāng)R1增大時(shí)，uO1的占空比將

，振蕩頻率將

，uO2的幅值將

；若RW1的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，則uO1的占空比將

，振蕩頻率將

，uO2的幅值將

；若RW2的滑動(dòng)端向上移動(dòng)，則uO1的占空比將

，振蕩頻率將

，uO2的幅值將

。

答案：設(shè)RW1、RW2在未調(diào)整前滑動(dòng)端均處于中點(diǎn)，則應(yīng)填入②，①，③；②，①，②；③，②；②。例2：設(shè)振蕩周期為T，在一個(gè)周期內(nèi)uO1＝UZ的時(shí)間思考：已知ui為正弦波，畫出uo波形。思考：已知ui為正弦波，畫出uo波形。補(bǔ)充：壓控方波產(chǎn)生電路一、積分-施密特觸發(fā)器型壓控振蕩器V1V2+VCCV3施密特觸發(fā)器uduORCuCI0V4V5壓控恒流源壓控恒流源積分器積分器鏡象電流源鏡象電流源uO=UOLV3截止，uO=UOHC充電至UT+V3導(dǎo)通，C放電至

UT-uO=UOL

uCtUOm

uOtUT+UT-占空比50%I0I0補(bǔ)充：壓控方波產(chǎn)生電路一、積分-施密特觸發(fā)器型壓控振蕩二、8038集成函數(shù)發(fā)生器>I01電子開關(guān)S1.原理11+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器電壓跟隨器正弦波變換器二、8038集成函數(shù)發(fā)生器>I01電子1.原理11+V當(dāng)Q=0，S斷開，C充電(I01)至2/3VCCQ=1當(dāng)Q=1，S閉合，C放電(I02

-I01)至1/3VCCQ=0當(dāng)I02

=2I01，引腳9輸出方波，引腳3輸出三角波；當(dāng)I02

<2I01，

引腳9輸出矩形波，引腳3輸出鋸齒波。補(bǔ)充1：壓控方波產(chǎn)生電路3當(dāng)Q=0，S斷開，C充電(I01