電子電路基礎(chǔ)波形產(chǎn)生與整形電路課件

第六章波形產(chǎn)生與整形電路信號產(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)三角波、鋸齒波等主要性要求能：輸出信號的幅度準確穩(wěn)定輸出信號的頻率準確穩(wěn)定1第六章波形產(chǎn)生與整形電路§6.1

正弦波振蕩電路的基本概念§6.4

非正弦波振蕩電路§6.2

正弦波振蕩電路§6.3

波形整形電路2正反饋放大電路如圖示。（注意與負反饋方框圖的差別）1.振蕩條件若環(huán)路增益則去掉仍有穩(wěn)定的輸出又所以振蕩條件為振幅平衡條件相位平衡條件

§6.1正弦波振蕩電路的基本概念一、正弦波振蕩器的振蕩條件3起振條件放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUi

1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu

>1Au

Fu

<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振穩(wěn)幅??

§6.1正弦波振蕩電路的基本概念3.穩(wěn)幅過程5放大電路（包括負反饋放大電路）1.基本組成部分反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)

§6.1正弦波振蕩電路的基本概念二、正弦波振蕩器的組成及分類2.分類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)6???一、RC文氏橋式振蕩電路0Fu

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

時Fu=1/3.=0o

§6.2

正弦波振蕩電路73)振蕩頻率4)振蕩條件Rf不能太大，否則正弦波將變成方波應(yīng)使：????

§6.2

正弦波振蕩電路98CR1RfRCR5)穩(wěn)幅措施熱敏電阻穩(wěn)幅為使Au為非線性，起振時，應(yīng)使Au>3，穩(wěn)幅后Au=3。正溫度系數(shù)負溫度系數(shù)二極管穩(wěn)幅12.4k>R2>8.1k起振時信號小，二極管電阻大Au

1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二極管電阻逐漸減小，Au

1+R2/R1=3為使失真小：R2<2R1f0=1.94kHz

§6.2

正弦波振蕩電路4.3k8R1R2V1V2R38.2k6.2k22k0.01F8.2k0.01F10類型：變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式LrCIs.L的等效損耗電阻(一)

LC并聯(lián)回路的特性Z

§6.2

正弦波振蕩電路二、LC三點式振蕩電路如即則Z為純電阻特性因r很小,故有114.頻率特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ增大幅頻特性相頻特性

§6.2

正弦波振蕩電路當(dāng)時135.并聯(lián)諧振的本質(zhì)—

電流諧振LuCr–

+iiLiC1)呈純阻2)形成環(huán)流，大小是總電流的Q

倍

§6.2

正弦波振蕩電路諧振時，LC回路從外界吸取的電流極小，對外界的影響可以忽略。14(二)變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCVRERB1RB2CECB2.相位平衡條件×

§6.2

正弦波振蕩電路1.電路結(jié)構(gòu)15

§6.2

正弦波振蕩電路(三）三點式LC振蕩電路

把并聯(lián)LC回路中的C或L分成兩個，則LC回路就有三個端點。把這三個端點分別與三極管的三個極相連，就形成了LC三點式正弦波發(fā)生電路。它們又分為電感三點式和電容三點式兩類。電感三點式電容三點式三點的相位關(guān)系A(chǔ).若中間點交流接地，則首端與尾端相位相反。B.若首端或尾端交流接地，則其他兩端相位相同。171、電容三點式振蕩電路考畢茲振蕩器(Colpitts)×+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123???

§6.2

正弦波振蕩電路如即則Z為純電阻特性18為了提高頻率穩(wěn)定性，串聯(lián)小電容C3

§6.2

正弦波振蕩電路C3+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123L19四、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)和符號化學(xué)成分

SiO2結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點符號

§6.2

正弦波振蕩電路212.壓電效應(yīng)形變形變機械振動外力壓電諧振—外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機械振動幅度急劇加大的現(xiàn)象。

§6.2

正弦波振蕩電路223.等效電路rqC0CqLqLq

—

晶體的動態(tài)電感(10-3~102H)(大)Cq

—晶體的動態(tài)電容(<0.1pF)(小)rq

—

等效摩擦損耗電阻(小)Co

—晶片靜態(tài)電容(幾~幾十pF)

§6.2

正弦波振蕩電路大小小大23(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×

§6.2

正弦波振蕩電路25一、電壓比較器(Comparer)功能：類型基本比較器簡單比較器(單門限)窗口比較器(雙門限)遲滯比較器(施密特觸發(fā)器)比較電壓信號(被測試信號與標準信號)大小

§6.3

波形整形電路作用：對變化緩慢或不規(guī)則的信號整形，使之變成邊沿陡峭的信號，也可剔除輸入信號中的干擾信號。26

§6.3

波形整形電路B.并聯(lián)型比較器電路29

§6.3

波形整形電路2.集成電壓比較器—LM31130

§6.3

波形整形電路LM311電路接法31二、555集成定時器

§6.3

波形整形電路1.電路組成RS觸發(fā)器32

§6.3

波形整形電路2.基本功能不變不變><10導(dǎo)通>>11截止<<10導(dǎo)通XX0QVTTRTHR輸出輸入（5腳懸空時）331)電路和門限電壓三、遲滯比較器1.反相型遲滯比較器正反饋當(dāng)uI>uP時，uO=-UZ當(dāng)uI<uP時，uO=+UZ

§6.3

波形整形電路uIRR1UREFR2R3UZPuO34特點：2)傳輸特性O(shè)uIuOUT+UT-UZ-UZ當(dāng)uI逐漸增大時

只要uI<UT+，則uO=UZ一旦uI>UT+，則uO=-UZ當(dāng)uI逐漸減小時只要uI>UT-，則uO=-UZ一旦uI<UT-，則uO=UZ上門限下門限U=UT+

-UT-U回差電壓uI上升時與上門限比,uI下降時與下門限比。

§6.3

波形整形電路uIRR1UREFR2R3UZPuO352.同相型遲滯比較器若UREF=0

§6.3

波形整形電路R1RuIUREFR2R3UZNPuO36傳輸特性O(shè)uIuOUT+UT-UZ-UZU=UT+

-UT-

§6.3

波形整形電路37

§6.3

波形整形電路3.555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器電路38整形OuItUT+UT-OuOtUOHUOL

§6.3

波形整形電路應(yīng)用整形及抗干擾OuItUT+UT-OuOtUOHUOL39

§6.3

波形整形電路4.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路/TRTHQ40一、矩形波振蕩電路1.用電壓比較器構(gòu)成的矩形波振蕩電路-UZ

uO

uCtUT+UT-UZ

§6.4

非正弦波振蕩電路

滯回比較器積分電路UZR2CTR1R3uORT（1）工作原理41（2）振蕩頻率

§6.4

非正弦波振蕩電路-UZ

uO

uCtUT+UT-UZ42

§6.4

非正弦波振蕩電路2.占空比可調(diào)的矩形波振蕩電路要點：應(yīng)改變C的充、放電時間常數(shù)C放電時，放電電流經(jīng)RT、二極管VD2、電位器的下半部。

C充電時，充電電流經(jīng)電位器的上半部、二極管VD1、RT；43

§6.4

非正弦波振蕩電路3.單電源矩形波振蕩電路44

§6.4

非正弦波振蕩電路4.用555構(gòu)成的矩形波振蕩電路(1)電路結(jié)構(gòu)及工作原理45

§6.4

非正弦波振蕩電路(2)振蕩頻率1）充電過程2）放電