第8章波形的发生和信号的转换.ppt

第八章 波形发生和信号转换电路 8.1 正弦波振荡器电路 （四）分析步骤和方法 二、RC正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡器 四、石英晶体振荡电路 8.2 比较器 (二） 三角波及锯齿波信号发生器 振荡频率： 1.电感三点式LC振荡电路 频率调节方便 2. 输出信号中有较多的谐波成分 2. 电容三点式LC振荡电路 振荡频率： 频率调节不方便 2. 输出信号中谐波成分较少 例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。 Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。 频率稳定问题： 频率稳定度一般由 来衡量 ——频率偏移量。 ——振荡频率。 LC振荡电路 Q ——数百 石英晶体振荡电路 Q ——10000 ? 500000 （一） 石英晶体 2. 基本特性 1. 结构： 极板间加电场 极板间加机械力 晶体机械变形 晶体产生电荷 交变电压 机械振动 交变电压 振动的固有频率与晶片尺寸及切型有关，稳定性高。 当交变电压频率 = 石英晶体固有频率时，振幅最大 符号 压电谐振 正压电效应： 逆压电效应： 3. 石英晶体的等效电路与频率特性 等效电路： C0：静态电容, 10－12－10－11pf L: 等效电感，模拟晶片机械振动的惯性, 10－3－102H C: 等效电容，模拟晶片的弹性，10－4－10－1pf R：等效电阻，模拟晶片的损耗, 102欧姆 串联谐振 电抗频率特性： 晶体等效纯阻且阻值≈0 并联谐振 通常 所以 X 感性 0 容性 令分子等于0，得： 令分母等于0 （二） 石英晶体振荡电路 利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。 1. 并联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。 X 感性 0 容性 2. 串联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。 对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。 X 感性 0 容性 例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？ 功能： uo ui 0 +UOM -UOM 将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。 1. 运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。 运放工作在非线性状态基本分析方法 2. 运放工作在非线性状态的分析方法： 若U+＞U- 则UO=+UOM； 若U+＜U- 则UO=-UOM。 uo ui 0 +UOM -UOM uo ui 0 +UOM -UOM 1. 过零比较器: （门限电平=0） uo ui 0 +UOM -UOM （一）单门限电压比较器 t ui t uo +Uom -Uom 例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。 2. 单门限比较器（与参考电压比较） uo ui 0 +Uom -Uom UREF UREF为参考电压 当ui UREF时 , uo = +Uom 当ui UREF时 , uo = -Uom 运放处于开环状态 uo ui 0 +Uom -Uom UREF 当ui UREF时 , uo = +Uom 当ui UREF时 , uo = -Uom 若ui从反相端输入 uo ui 0 +UZ -UZ （1）用稳压管稳定输出电压 3. 限幅电路——使输出电压为一稳定的确定值 当ui 0时 , uo = +UZ 当ui 0时 , uo = -UZ （2）稳幅电路的另一种形式： 将双向稳压管接在负反馈回路中 uo ui 0 +UZ -UZ 当ui 0时 , uo = -UZ 当ui 0时 , uo = +UZ 电路中存在非线性负反馈元件，运放工作在线性状态 （二） 迟滞比较器 1.工作原理——两个门限电压。 特点:电路中使用正反馈——运放工作在非线性区。 （1）当uo =+UZ时， （2）当uo =-UZ时， UT+称上门限电压 UT-称下门限电压 UT+- UT-称为回差电压 迟滞比较器的电压传输特性： uo ui 0 +UZ -UZ UT+ UT- 设ui ?, 当ui = UT-时, uo从-UZ ? +UZ 这时, uo =-UZ , u+= UT- 设初始值: uo =+UZ , u+= UT+ 设ui ?, 当ui = UT+时, uo从+UZ ? -UZ 反相输入 例题：Rf=10k?，R