第八章信号处理与信号产生电路.pptVIP

第八章 信号处理与信号产生电路 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、锯齿波发生电路的工作原理、波形。 滤波电路概念 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。 §8.1 有源滤波电路 一、 基本概念和分类 滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无 用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 1、基本概念 2、 分类 低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF） §8.2 正弦波振荡电路的振荡条件 一、 振荡条件 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 正反馈放大电路框图 （注意与负反馈方框图的差别） 二、振荡的起振条件 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。 三、 振荡电路基本组成部分 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。 一、 电路组成 反馈网络兼做选频网络 RC桥式振荡电路 §8.6 RC正弦波振荡电路 二、 RC串并联选频网络的选频特性 RC串并联选频网络 低频等效电路 高频等效电路 反馈系数 幅频响应 又 且令 则 相频响应 定量分析 当 幅频响应有最大值 相频响应 三、 振荡电路工作原理 此时若放大电路的电压增益为 用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件 则振荡电路满足振幅平衡条件 当 时， 电路可以输出频率为 的正弦波 RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波 采用非线性元件 四、 稳幅措施 热敏元件 热敏电阻 起振时， 即 热敏电阻的作用 稳幅 采用非线性元件 场效应管（JFET） 稳幅原理 稳幅 整流滤波 T 压控电阻 可变电阻区，斜率随vGS不同而变化 采用非线性元件 二极管 稳幅原理 稳幅 起振时 稳幅环节 一、 电压比较器 ，由于|vO |不可能超过VM ， 特点： 1、 单门限电压比较器 （1）过零比较器 开环，虚短不成立 增益A0大于105 （忽略了放大器输出级的饱和压降） 所以 当 |+VCC | = |-VEE | =VM = 15V， vI 0 时， vOmax = +VCC vI 0 时， vOmax = -VEE （过零比较器） 运算放大器工作在非线性状态下 A0大于105 §8.8 非正弦信号产生电路 特点： （1）过零比较器 开环，虚短不成立 增益A0大于105 输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。 电压传输特性 （2）门限电压不为零的比较器 电压传输特性 （门限电压为VREF） (a) VREF＝0时 (b) VREF＝2V时 (c) VREF＝－4V时 vI为峰值6V的三角波，设±VCC＝±12V，运放为理想器件。 解： 例 图示为另一种形式的单门限电压比较器，试求出其门限电压(阈值电压