第五章 波形发生电路.ppt

第五章波形发生电路 本章主要讲述正弦波振荡电路、比较器电路和非正弦波发生电路等。重点掌握正弦波振荡的平衡条件，并能够依据相位平衡条件正确判断电路是否可能产生振荡；掌握单限、滞回比较器的工作原理和传输特性；正确理解由集成运放构成的矩形波、三角波和锯齿波发生电路的工作原理、波形。 5.1.1正弦波振荡器的基本原理 1、振荡的平衡条件 2、振荡的起振条件 5.1.2 RC串并式正弦波振荡器 一、RC串、并联网络的频率特性 1、定性分析 幅频特性： 信号频率较低时： 1/ωC1R1，1/ωC2R2 ω→0， 1/ωC1 →∞，V2近似为零 信号频率较高时： 1/ωC1R1，1/ωC2R2 ω→∞， 1/ωC2 →0，V2近似为零 可知：在频率为某一中间值时，V2为最大。 相频特性： ω→0，1/ωC1 →∞，电路呈电容性，V2超前V1约90°； ω→ ∞ ，1/ωC2 →0，电路呈电阻性，V2滞后V1约90°。在某一中间频率， V2与V1同相。 2、定量分析 二、电路组成 反馈网络（选频网络）：正反馈 放大器：电压串联负反馈 三、幅值条件和振荡频率 幅值条件： 振荡频率： 四、稳幅措施 5.1.3 LC正弦波振荡器 5.1.4晶体振荡器 石英晶体是一种各向异性的结晶体。 本节小结： 正弦波振荡器的基本原理 平衡条件 起振条件 正弦波振荡器的电路组成 放大电路 反馈网络 选频网络 稳幅环节 RC串并联振荡器 5.2.1单限比较器 一、基本单限比较器 二、过零比较器 VREF＝0 5.2.2滞回比较器 单限比较器：输入电压到达门限电压，输出电压状态改变。 滞回比较器：输出电压的变化滞后输入电压的变化。 比较器电路及工作过程分析： 滞回比较器又称施密特触发器。 两个应用实例： 本节内容： 单限比较器： 基本比较器 过零比较器 滞回比较器 5.3.1矩形波发生器 矩形波发生器又称多谐振荡器。矩形波中高低电平持续时间相同的特例称为方波。 占空比的定义： 一、方波发生器 1、电路组成： 滞回比较器：开关 RC反馈网络：反馈和延时 方波的周期由RC的大小决定。 2、工作原理 3、振荡频率 由RC暂态过程计算公式，可得充电时间T1和放电时间T2相等，有， 二、占空比可调的矩形波发生器 5.3.2三角波和锯齿波发生器 一、三角波发生器 输出幅度： 比较器A1输出跳变的临界条件：v+=v-=0 二、 锯齿波发生器 本节主要内容： 矩形波发生器 三角波发生器 锯齿波发生器 正弦波发生器 振荡平衡条件和起振条件 电路组成 三种振荡电路 电压比较器 单门限比较器 滞回比较器 窗口比较器 非正弦波发生器 矩形波发生器 三角和锯齿波发生器 （输出幅度） 振荡周期： 积分电路的输出电压由零上升到VOM所需时间为振荡周期的1/4。由积分电路输出和输入的关系，有： 振荡周期 振荡频率 在三角波发生电路中，改变积分电路RC 充、放电时间常数，即可改变输出电压上升和下降的斜率，当其中一个时间常数远大于另一个时，便可在滞回比较器输出矩形波，在积分电路得到锯齿波。 本章小结 * * 本章主要内容 5.1正弦波振荡电路 若环路增益 则 去掉 仍有稳定的输出。 所以振荡条件为： 振幅平衡条件 相位平衡条件 即 问题1：振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？ 电路器件内部噪声。 振荡电路中的选频网络，只使噪声中某一频率?0 满足相位平衡条件，形成正反馈，成为振荡电路的输出信号；而其它频率的信号，则不满足相位平衡条件，逐渐被抑制掉。 问题2：电路器件的内部噪声不是单一频率噪声，而电路输出的是单一频率的正弦波，如何实现？ 问题3： 起振条件 是否意味着输出电压将越来越大，趋于无穷 ？ 振荡电路中的稳幅环节，将限制输出信号幅度无限增长，当输出信号达到一定值后，将使其稳定。一是可以另加稳幅电路；二是直接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。 3、正弦波振荡电路的组成： 放大电路：能量控制，保证输出信号的幅度； 反馈网络：引入正反馈； 选频网络：确定输出信号为单一频率的正弦信号； 稳幅环节：使输出信号幅值稳定。 其中选频网络往往与反馈网络合二为一；振荡电路中的稳幅环节，在分立元件放大电路中常依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现，而不另加稳幅电路。 RC串并联选频网络 低频等效电路 高频等效电路 RC串并联网络 的频率特性 选频网络等效电路 取： 令 RC串并式正弦波振荡器 RF 不能太大，否则正弦波将变成方波。 采用热敏电阻稳幅，反馈电阻RF具有负