濾波波形反饋

濾波波形反饋第1頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一3.理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)因?yàn)閡o

=Auo(u+–

u–

)所以(1)差模輸入電壓約等于0

即u+=u–

,稱“虛短”

(2)輸入電流約等于0

即i+=i–0,稱“虛斷”

電壓傳輸特性

Auo越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須加負(fù)反饋才能使其工作于線性區(qū)。++∞uou–u+i+i––

u+–u–

uo線性區(qū)–Uo(sat)+Uo(sat)

O第2頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一4.理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)的特點(diǎn)(1)輸出只有兩種可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)(2)i+=i–0,仍存在“虛斷”現(xiàn)象電壓傳輸特性當(dāng)u+>u–

時(shí)，uo=+Uo(sat)

u+<u–

時(shí)，uo=–Uo(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

u+–u–

uo–Uo(sat)+Uo(sat)

O飽和區(qū)第3頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.2.1比例運(yùn)算1.

反相比例運(yùn)算（1）電路組成

以后如不加說明，輸入、輸出的另一端均為地()。（2）電壓放大倍數(shù)因虛短,

所以u–=u+=0，稱反相輸入端“虛地”—反相輸入的重要特點(diǎn)因虛斷，i+=i–=0

，

ifi1i–i+uoRFuiR2R1++––++–所以i1if

因要求靜態(tài)時(shí)u+、u–

對地電阻相同，所以平衡電阻R2=R1//RF動(dòng)畫第4頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.2.1比例運(yùn)算1.

反相比例運(yùn)算電壓放大倍數(shù)uoRFuiR2R1++––++–－－反饋電路直接從輸出端引出—電壓反饋輸入信號和反饋信號加在同一輸入端—并聯(lián)反饋反饋信號使凈輸入信號減小—負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋輸入電阻低，共模電壓

0第5頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.同相比例運(yùn)算因虛斷，所以u+=ui

（1）電路組成（2）電壓放大倍數(shù)uoRFuiR2R1++––++–因虛短，所以

u–=ui

，反相輸入端不“虛地”

因要求靜態(tài)時(shí)u+、u對地電阻相同，所以平衡電阻R2=R1//RFu+u–第6頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.同相比例運(yùn)算輸入電阻高共模電壓=ui電壓放大倍數(shù)電壓串聯(lián)負(fù)反饋輸入信號和反饋信號分別加兩個(gè)輸入端—串聯(lián)反饋反饋電路直接從輸出端引出—電壓反饋因虛短，所以

u–=ui

，反相輸入端不“虛地”反饋信號使凈輸入信號減小—負(fù)反饋uoRFuiR2R1++––++–動(dòng)畫第7頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.2.2加法運(yùn)算電路

1.反相加法運(yùn)算電路因虛短,u–=u+=0

平衡電阻：

R2=Ri1

//Ri2

//RFii2ii1ifui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–因虛斷，i–=0

所以

ii1+ii2=if

動(dòng)畫第8頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.同相加法運(yùn)算電路方法1:根據(jù)疊加原理

ui1單獨(dú)作用(ui2＝0)時(shí)，同理，ui2單獨(dú)作用時(shí)ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–動(dòng)畫第9頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一方法2：平衡電阻：

Ri1//Ri2

=R1

//RFu+思考u+=?也可寫出u–和u+的表達(dá)式，利用u–=u+的性質(zhì)求解。ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–第10頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.輸入電阻低；2.共模電壓低；3.當(dāng)改變某一路輸入電阻時(shí)，對其它路無影響；同相加法運(yùn)算電路的特點(diǎn)：1.輸入電阻高；2.共模電壓高；3.當(dāng)改變某一路輸入電阻時(shí)，對其它路有影響；反相加法運(yùn)算電路的特點(diǎn)：ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–第11頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.2.3減法運(yùn)算電路由虛斷可得：由虛短可得：分析方法1：ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

R2//R3

=R1

//RF輸出與兩個(gè)輸入信號的差值成正比。常用做測量放大電路動(dòng)畫第12頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一分析方法2：利用疊加原理減法運(yùn)算電路可看作是反相比例運(yùn)算電路與同相比例運(yùn)算電路的疊加。u+ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––第13頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.2.4積分運(yùn)算電路由虛短及虛斷性質(zhì)可得

i1=ifif=?ifi1uoCFuiR2R1++––++–uC+–

當(dāng)電容CF的初始電壓為uC(t0)時(shí)，則有動(dòng)畫第14頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.2.5微分運(yùn)算電路ifi1由虛短及虛斷性質(zhì)可得

i1=ifuoC1uiR2RF++––++–uitOuotOUi–Ui動(dòng)畫第15頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一比例-微分運(yùn)算電路上式表明：輸出電壓是對輸入電壓的比例-微分控制系統(tǒng)中，PD調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速作用，即使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性?！狿D調(diào)節(jié)器uoC1uiR2RF++––++–R1ifiRiC第16頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.3

運(yùn)放在信號處理方面的應(yīng)用5.3.1有源濾波器濾波器是一種選頻電路。它能選出有用的信號，而抑制無用的信號，使一定頻率范圍內(nèi)的信號能順利通過，衰減很小，而在此頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大。無源濾波器：由電阻、電容和電感組成的濾波器。有源濾波器：含有運(yùn)算放大器的濾波器。缺點(diǎn)：低頻時(shí)體積大，很難做到小型化。優(yōu)點(diǎn)：體積小、效率高、頻率特性好。

按頻率范圍的不同，濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等。第17頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.有源低通濾波器uiuoRFuCCR++–R1+–++––設(shè)輸入為正弦波信號,則有故：第18頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一若頻率為變量，則電路的傳遞函數(shù)其模為幅頻特性0|Auf0||T(j)|O第19頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)

>0時(shí)，|T(j)|

衰減很快顯然，電路能使低于0的信號順利通過，衰減很小，而使高于0的信號不易通過，衰減很大，稱一階有源低通濾波器。為了改善濾波效果，使

>

0時(shí)信號衰減得更快些，常將兩節(jié)RC濾波環(huán)節(jié)串接起來，組成二階有源低通濾波器。uoRFCR++–R1+–ui+–RC一階二階幅頻特性0|Auf0||T(j)|O第20頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.有源高通濾波器uiuoRFCR++–R1+–+–設(shè)輸入為正弦波信號，則有故：第21頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一可見，電路使頻率大于0

的信號通過，而小于0

的信號被阻止，稱為有源高通濾波器。若頻率為變量，則電路的傳遞函數(shù)其模為幅頻特性0|Auf0||T(j)|O第22頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一模擬開關(guān)模擬輸入信號1.電路5.3.2采樣保持電路

SuC+–ui+–uo+–++–

采樣保持電路，多用于模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D）之前。由于A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換前必須對模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保存一段時(shí)間，以滿足A/D轉(zhuǎn)換電路的需要。用于數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)控制及程序控制等裝置中。采樣存儲(chǔ)電容控制信號電壓跟隨器第23頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.工作原理5.3.2采樣保持電路1.電路采樣階段：

uG為高電平，S閉合(場效應(yīng)管導(dǎo)通)，

ui對存儲(chǔ)電容C充電，uo=uC

=ui

。保持階段：

uG為0，

S斷開(場效應(yīng)管截止)，輸出保持該階段開始瞬間的值不變。采樣脈沖uitouGto采樣速度愈高，愈接近模擬信號的變化情況。

SuC+–ui+–uo+–++–第24頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.3.3

電壓比較器電壓比較器的功能：電壓比較器用來比較輸入信號與參考電壓的大小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來判斷輸入信號的大小和極性。用途：數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場合。

運(yùn)放工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。第25頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)的特點(diǎn)：1.輸出只有兩種可能+Uo

(sat)

或–Uo(sat)

當(dāng)u+>u－

時(shí)，uo=+Uo

(sat)

u+<u－

時(shí)，uo=–

Uo(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

2.i+=i－0仍存在“虛斷”現(xiàn)象電壓傳輸特性uo

u+–u–

–Uo(sat)+Uo(sat)飽和區(qū)O第26頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一電壓傳輸特性

–Uo(sat)

+Uo(sat)運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)1.基本電壓比較器閾值電壓(門限電平)：輸出躍變所對應(yīng)的輸入電壓。uiuoOURURuouiR2++–R1+–++––當(dāng)u+>u–

時(shí)，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

時(shí)，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR時(shí)，uo=+Uo

(sat)

ui

>UR

時(shí)，uo=–

Uo

(sat)可見，在ui=UR處輸出電壓uo發(fā)生躍變。參考電壓動(dòng)畫第27頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一uitOUROuot

+Uo

(sat)

–Uo

(sat)t1t2單限電壓比較器：

當(dāng)ui

單方向變化時(shí)，uo

只變化一次。URuouiR2++–R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR第28頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一ui>UR，uo=+Uo

(sat)ui

<UR，uo=–Uo

(sat)URuouiR2++–R1+–++––uiuoURR2++–R1+–++––

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR輸入信號接在反相端輸入信號接在同相端電壓傳輸特性–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR第29頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一URuouiR2++–R1+–++––uiuoURR2++–R1+–++––Ot

+Uo(sat)

–Uo(sat)uo輸入信號接在反相端輸入信號接在同相端uitOUROuot

+Uo

(sat)

–Uo

(sat)t1t2第30頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一輸出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫tui

<

UR，uo

=UZ

ui>UR，uo=–UZUZ

–UZuo'RDZURuouiR2++–R1+–++––電壓傳輸特性

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOURui<UR時(shí)，uo'

=+Uo

(sat)

ui

>UR

時(shí)，uo'

=–

Uo

(sat)

第31頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一過零電壓比較器利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲║RuouiR2++–R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR=0tuiOtuo+Uo(sat)–Uo(sat)O第32頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.滯回比較器上門限電壓下門限電壓

電路中引入正反饋(1)提高了比較器的響應(yīng)速度；(2)輸出電壓的躍變不是發(fā)生在同一門限電壓上。RF當(dāng)uo=+Uo(sat)，則當(dāng)uo

=–Uo(sat)，則門限電壓受輸出電壓的控制R2uoui++–R1+–+–－－第33頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一上門限電壓U'+

：ui逐漸增加時(shí)的門限電壓下門限電壓U"+：ui

逐漸減小時(shí)的門限電壓uiuoO

–Uo(sat)+Uo(sat)電壓傳輸特性uitOuoOt+Uo(sat)–Uo(sat)兩次跳變之間具有遲滯特性——滯回比較器RFR2uoui++–R1+–+–第34頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)疊加原理，有改變參考電壓UR，可使傳輸特性沿橫軸移動(dòng)?？梢姡簜鬏斕匦圆辉賹ΨQ于縱軸，+UR–RFR2uoui++–R1+–+–uiuoO–Uo(sat)+Uo(sat)電壓傳輸特性當(dāng)參考電壓UR不等于零時(shí)第35頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一定義：回差電壓與過零比較器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.改善了輸出波形在躍變時(shí)的陡度。2.回差提高了電路的抗干擾能力，U越大，抗干擾能力越強(qiáng)。結(jié)論：1.調(diào)節(jié)RF

或R2

可以改變回差電壓的大小。2.改變UR可以改變上、下門限電壓，但不影回差電壓U。電壓比較器在數(shù)據(jù)檢測、自動(dòng)控制、超限控制報(bào)警和波形發(fā)生等電路中得到廣泛應(yīng)用。第36頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一解：對圖（1）

上門限電壓

下門限電壓例：電路如圖所示，Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，

RF

=20k，R2=10k，求上、下門限電壓。（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）第37頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一解：對圖（2）

例：電路如圖所示，Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，

RF

=20k，R2=10k，求上、下門限電壓。（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）第38頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）uiuoO-6-226圖(1)的電壓傳輸特性圖(2)的電壓傳輸特性uouiO

-661.335.33第39頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.4

運(yùn)放在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用波形發(fā)生器的作用：產(chǎn)生一定頻率、幅值的波形（如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等）。特點(diǎn)：不用外接輸入信號，即有輸出信號。第40頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.4.1矩形波發(fā)生器1.電路結(jié)構(gòu)

由滯回比較器、

RC充放電電路組成，電容電壓uC

即是比較器的輸入電壓，2.工作原理設(shè)電源接通時(shí)，

uo

=+Uo(sat)

，uC(0)=0。電阻R2兩端的電壓UR即是比較器的參考電壓。

uo

通過RF對電容C充電，uC

按指數(shù)規(guī)律增長。RFCuC+–R1R2uo++–+–充電UR+–第41頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)uo

=+Uo(sat)時(shí)，電容充電，uC上升，電容放電，

uC下降，當(dāng)uC=UR

時(shí)，uo

跳變成–Uo(sat)當(dāng)uC=–UR

時(shí)，uo

跳變成

+Uo(sat)

，電容又重新充電。放電2.工作原理RFCuC+–R1R2uo++–+–充電UR+–RFCuC+–R1R2uo++–+–UR+–動(dòng)畫第42頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一3.工作波形充電放電uouCt1t3t2T=T1+T2電容充放電過程，uC的響應(yīng)規(guī)律為4.周期與頻率T1T2T–Uo(sat)+Uo(sat)第43頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一在充電過程中在放電過程中矩形波的周期矩形波的頻率充放電時(shí)間常數(shù)相同：

=RC

矩形波常用于數(shù)字電路中作為信號源第44頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

A1：滯回比較器

因

u–=0，所以當(dāng)u+=0時(shí)，A1狀態(tài)改變5.4.3三角波發(fā)生器1.電路結(jié)構(gòu)A2：反相積分電路Cuo1R3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1第45頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.工作原理A1：滯回比較器因

u-=0，所以當(dāng)u+=0時(shí)，A1狀態(tài)改變輸出uo1

改變(+UZ

躍變到–UZ

或–UZ

躍變到+UZ)，當(dāng)同時(shí)積分電路的輸入、輸出電壓也隨之改變。Cuo1R3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1動(dòng)畫第46頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一TT1T23.工作波形4.周期與頻率T=T1+T2

=2T1=2T2uo1

UZ

–UZtOuo

(1)改變比較器的輸出uo1、電阻R1、R2即可改變?nèi)遣ǖ姆怠?/p>

(2)改變積分常數(shù)RC

即可改變?nèi)遣ǖ念l率。動(dòng)畫第47頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.4.3鋸齒波發(fā)生器1.電路Cuo1R3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1三角波發(fā)生器CR3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1uo1R'4D在三角波發(fā)生器的電路中，使積分電路的正、反向積分的時(shí)間常數(shù)不同，即可使其輸出鋸齒波。第48頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.波形5.4.3鋸齒波發(fā)生器CR3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1uo1R4'D1.電路tUZ–UZuouo1Ouo動(dòng)畫第49頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.5

運(yùn)放在信號測量方面的應(yīng)用在自動(dòng)控制和非電測量等系統(tǒng)中，常用各種傳感器將非電量(如溫度、應(yīng)變、壓力和流量等)的變化轉(zhuǎn)換為電信號(電壓或電流)，而后輸入系統(tǒng)。但這種非電量的變化是緩慢的，電信號的變化量常常很小(一般只有幾毫伏到幾十毫伏)，所以要將電信號加以放大。測量放大電路的作用是將測量電路或傳感器送來的微弱信號進(jìn)行放大，再送到后面電路去處理。一般對測量放大電路的要求是輸入電阻高、噪聲低、穩(wěn)定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、線性度好、失調(diào)小、并有一定的抗干擾能力。第50頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一測量放大器的原理電路ui1++∞R2++∞uo2uo1uoR6R6R4R4++∞R2R1+ui2ui++A2A1A3–––––––+對A1和A2有對A3有改變R1的阻值，即可調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)第51頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.6

集成功率放大器使喇叭相當(dāng)于純電阻負(fù)載去耦，防止低頻自激消振，防止高頻自激集成功放LM386接線圖特點(diǎn):

工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。。++∞.32ui。。+_++4758++UCCLM386+uo+_第52頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.7

運(yùn)算放大器電路中的負(fù)反饋5.7.1

并聯(lián)電壓負(fù)反饋i1if

iduoRFuiR2R1++––++–RL－設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)

——負(fù)反饋反饋電流取自輸出電壓——電壓反饋

反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較——并聯(lián)反饋

特點(diǎn)：輸入電阻低、輸出電阻低第53頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.7.2

串聯(lián)電壓負(fù)反饋+–uf+–uduoRFuiR2R1+–++–+–RL設(shè)輸入電壓ui為正，差值電壓ud=ui–

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

——負(fù)反饋反饋電壓取自輸出電壓——電壓反饋反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較

——串聯(lián)反饋

特點(diǎn)：輸入電阻高、輸出電阻低第54頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.7.3

串聯(lián)電流負(fù)反饋uouiR2RL+–++–ioR+–uf–+ud設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電壓ud=ui–

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

——負(fù)反饋反饋電壓取自輸出電流——電流反饋

反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較

——串聯(lián)反饋uf=Rio特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無關(guān)

——同相輸入恒流源電路或電壓-電流變換電路第55頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.7.4

并聯(lián)電流負(fù)反饋RFR1uiR2RL+–++–ioRi1ifid設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)——負(fù)反饋反饋電流取自輸出電流——電流反饋

反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較

——并聯(lián)反饋－第56頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一5.7.4

并聯(lián)電流負(fù)反饋RFR1uiR2RL+–++–ioRi1ifid設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)——負(fù)反饋反饋電流取自輸出電流——電流反饋－特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無關(guān)

——反相輸入恒流源電路第57頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一運(yùn)算放大器電路反饋類型的判別方法：

1.反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；從負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，是電流反饋；

2.輸入信號和反饋信號分別加在兩個(gè)輸入端（同相和反相）上的，是串聯(lián)反饋；加在同一個(gè)輸入端（同相或反相）上的，是并聯(lián)反饋；

3.對串聯(lián)反饋，輸入信號和反饋信號的極性相同時(shí)，是負(fù)反饋；極性相反時(shí)，是正反饋；

4.對并聯(lián)反饋，凈輸入電流等于輸入電流和反饋電流之差時(shí)，是負(fù)反饋；否則是正反饋。。第58頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一例1：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。uf+–uo1uiR+–++–uo++–RLA1A2解：因反饋電路直接從運(yùn)算放大器A2的輸出端引出，所以是電壓反饋；因輸入信號和反饋信號分別加在反相輸入端和同相輸入端上，所以是串聯(lián)反饋；因輸入信號和反饋信號的極性相同，所以是負(fù)反饋。－－串聯(lián)電壓負(fù)反饋先在圖中標(biāo)出各點(diǎn)的瞬時(shí)極性及反饋信號；第59頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一例2：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。解：因反饋電路是從運(yùn)算放大器A2的負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，所以是電流反饋；因輸入信號和反饋信號均加在同相輸入端上，所以是并聯(lián)反饋;因凈輸入電流id等于輸入電流和反饋電流之差，所以是負(fù)反饋。－并聯(lián)電流負(fù)反饋uo1uiR++–uo++–RLA1A2i1ifid第60頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第6章正弦波振蕩電路6.1

自激振蕩6.2

RC振蕩電路6.3

LC振蕩電路

第61頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第6章正弦波振蕩電路本章要求：1.了解正弦波振蕩電路自激振蕩的條件。2.了解LC振蕩電路和RC振蕩電路的工作原理。第62頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

正弦波振蕩電路用來產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來的。6.1

自激振蕩常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。

應(yīng)用：無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開關(guān)等。第63頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1Su1.

自激振蕩放大電路在無輸入信號的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號的現(xiàn)象。開關(guān)合在“1”為無反饋放大電路。21Su開關(guān)合在“2”為有反饋放大電路，開關(guān)合在“2”時(shí),，去掉ui

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號。自激振蕩狀態(tài)2第64頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.自激振蕩的條件(1)幅度條件：(2)相位條件：n是整數(shù)

相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；

幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過調(diào)整放大倍數(shù)A

或反饋系數(shù)F達(dá)到)。自激振蕩的條件第65頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一3.起振及穩(wěn)幅振蕩的過程設(shè)：Uo

是振蕩電路輸出電壓的幅度，

B是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。起振時(shí)Uo

0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B。起振過程中Uo

<B，要求AuF

>

1，穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B，要求AuF

=

1，從AuF

>

1到AuF

=

1，就是自激振蕩建立的過程。可使輸出電壓的幅度不斷增大。使輸出電壓的幅度得以穩(wěn)定。起始信號的產(chǎn)生：在電源接通時(shí)，會(huì)在電路中激起一個(gè)微小的擾動(dòng)信號，它是個(gè)非正弦信號，含有一系列頻率不同的正弦分量。第66頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一4.正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(2)反饋網(wǎng)絡(luò):必須是正反饋，反饋信號即是

放大電路的輸入信號(3)選頻網(wǎng)絡(luò):

保證輸出為單一頻率的正弦波

即使電路只在某一特定頻率下滿

足自激振蕩條件(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):

使電路能從AuF

>1，過渡到

AuF

=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。第67頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一6.2RC振蕩電路RC選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)同相比例電路放大信號用正反饋信號uf作為輸入信號選出單一頻率的信號1.電路結(jié)構(gòu)uf–+

R++∞RFR1

C

RC–uO

–+第68頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性傳輸系數(shù)：。。RCRC。+–+–。式中

：

分析上式可知：僅當(dāng)=o時(shí)，達(dá)最大值，且u2與u1同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，fo決定于RC。第69頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一u1u2u2與u1波形相頻特性（f）fo幅頻特性ffo13第70頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一3.工作原理輸出電壓

uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號ui

。

(1)起振過程第71頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一(2)穩(wěn)定振蕩

A

=

0，僅在f

0處F=

0滿足相位平衡條件，所以振蕩頻率f

0=12RC。改變R、C可改變振蕩頻率RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz以下。(3)振蕩頻率

振蕩頻率由相位平衡條件決定。第72頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一振蕩頻率的調(diào)整++∞RFR

CC–uO

–+SSR1R2R3R3R2R1改變開關(guān)K的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)。振蕩頻率第73頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一（4）起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件AuF

>1，因?yàn)閨F|=1/3，則考慮到起振條件AuF

>1,一般應(yīng)選取RF

略大2R1。如果這個(gè)比值取得過大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過在外部引入負(fù)反饋來達(dá)到穩(wěn)幅的目的。第74頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。在起振時(shí)，由于uO

很小，流過RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1；即AuF>1。隨著振蕩幅度的不斷加強(qiáng)，uO增大，流過RF

的電流也增大，RF受熱而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1時(shí)，穩(wěn)定于AuF=1，

振蕩穩(wěn)定。半導(dǎo)體熱敏電阻

R++∞RFR1

C

RC–uO

–+第75頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。半導(dǎo)體熱敏電阻

R++∞RFR1

C

RC–uO

–+穩(wěn)幅過程：思考：若熱敏電阻具有正溫度系數(shù)，應(yīng)接在何處？uotRFAu第76頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(2)IDUD振蕩幅度較小時(shí)正向電阻大振蕩幅度較大時(shí)正向電阻小利用二極管的正向伏安特性的非線性自動(dòng)穩(wěn)幅。

R++∞RF2R1

C

RC–uO

–+D1D2RF1穩(wěn)幅環(huán)節(jié)第77頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路（2）

R++∞RF2R1

C

RC–uO

–+D1D2RF1圖示電路中，RF分為兩部分。在RF1上正反并聯(lián)兩個(gè)二極管，它們在輸出電壓uO的正負(fù)半周內(nèi)分別導(dǎo)通。在起振之初，由于uo幅值很小，尚不足以使二極管導(dǎo)通，正向二極管近于開路此時(shí)，RF>2R1。而后，隨著振蕩幅度的增大，正向二極管導(dǎo)通，其正向電阻逐漸減小，直到RF=2R1，振蕩穩(wěn)定。第78頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一6.3LC振蕩電路

LC振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可以產(chǎn)生高頻振蕩(幾百千赫以上)。由于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對

LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)和工作原理作簡單介紹。第79頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一6.3.l變壓器反饋式LC振蕩電路1.電路結(jié)構(gòu)正反饋2.振蕩頻率

即LC并聯(lián)電路的諧振頻率uf+–LC+UCCRLC1RB1RB2RECE－－放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)第80頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

在調(diào)節(jié)變壓器反饋式振蕩電路中，試解釋下列現(xiàn)象：

（1）對調(diào)反饋線圈的兩個(gè)接頭后就能起振；

（2）調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；

（3）改用β較大的晶體管后就能起振；

（4）適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；

（5）適當(dāng)增加L值或減小C值后就能起振；

（6）反饋太強(qiáng)，波形變壞；

（7）調(diào)整RB1、RB2或RE的阻值后可使波形變好；

（8）負(fù)載太大不僅影響輸出波形，有時(shí)甚至不能

起振。例1：第81頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一解:(2)調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；原反饋線圈接反，對調(diào)兩個(gè)接頭后滿足相位條件；(1)對調(diào)反饋線圈的兩個(gè)接

頭后就能起振；調(diào)阻值后使靜態(tài)工作點(diǎn)合適，以滿足幅度條件；(3)改用β較大的晶體管后就能起振；改用β較大的晶體管，以滿足幅度條件；LC+UCCRLC1RB1RB2RECE第82頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一解:(5)適當(dāng)增加L值或減小

C值后就能起振；增加反饋線圈的圈數(shù)，即增大反饋量，以滿足幅度條件；(4)適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；當(dāng)適當(dāng)增加L值或減小C值后,等效阻抗|Zo|增大，因而就增大了反饋量，容易起振；

LC并聯(lián)電路在諧振時(shí)的等效阻抗LC+UCCRLC1RB1RB2RECE第83頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一解:(7)調(diào)整RB1、RB2或RE

的阻值可使波形變好；反饋線圈的圈數(shù)過多或管子的β太大使反饋太強(qiáng)而進(jìn)入非線性區(qū)，使波形變壞。(6)反饋太強(qiáng)，波形變壞；調(diào)阻值,使靜態(tài)工作點(diǎn)在線性區(qū)，使波形變好；(8)負(fù)載太大不僅影響輸出波形，有時(shí)甚至不能起振。負(fù)載大，就是增大了LC并聯(lián)電路的等效電阻R。R的增大,一方面使|Zo|減小,因而反饋幅度減小,不易起振;也使品質(zhì)因數(shù)Q減小,選頻特性變壞,使波形變壞。

LC+UCCRLC1RB1RB2RECE第84頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一例2：正反饋