[教育]第6章 波形的产生与变换电路.ppt

Chpater 9 Chapter 6 波形的产生与变换 正弦波振荡电路 ?正弦波振荡电路的工作原理 ?RC正弦波振荡电路 ?LC正弦波振荡电路 ?石英晶体振荡器 6.1 正弦波振荡电路的工作原理 6.2 RC正弦波振荡电路 6.3 LC正弦波振荡电路 LC选频电路 变压器反馈式振荡电路 电感反馈式（电感三点式）振荡电路 电容反馈式（电容三点式）振荡电路 1、LC并联谐振电路的选频特性 2、变压器反馈式振荡电路 3、电感反馈式振荡电路（电感三点式） 4、电容反馈式振荡电路（电容三点式） 6.4 石英晶体振荡器 §6.5 电压比较器 6.5.1 单门限比较器 6.5.2 迟滞比较器 6.5.3 窗口比较器 6.6 非正弦波振荡电路 方波发生电路 三角波发生电路 锯齿波发生电路 6.6.1 方波发生电路 6.6.2 三角波发生器 6.6.3 锯齿波发生电路 本章内容的重点 3）等效电路与阻抗特性 石英晶体的压电谐振可用LC回路的电参数来模拟。 晶体不振动时，视为平板电容 Co：静态电容，很小，几pF～几十pF 振动时用LC振荡电路模拟 L：模拟机械振动的惯性，几十mH～几百mH C：模拟晶片弹性，0.0002～0.1pF R：模拟振动的摩擦损耗，约100Ω Q值可达106。 4）阻抗特性 ?当f = fs时，LCR支路发生串联谐振，等效阻抗最小(zo=R)。由于1/ωCoR，故近似认为石英晶体对于fs 呈纯阻性。 ?当f fs时，LCR支路呈感性，与Co产生并联谐振，等效为很大的纯电阻。 串联谐振频率 并联谐振频率 fs≈fp 1）串联型 利用f = fs时，石英晶体呈纯阻性，相移为0?的特性构成。 2）并联型 当频率在fs与fp之间（ fs≈fp ），石英晶体相当于电感。 3、石英晶体正弦波振荡电路 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。其输出表示比较结果，只有两种可能的状态：高电平或低电平。 比较器的输入信号是连续变化的模拟量，而输出信号则是高、低电平。所以，比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”，广泛地应用于A/D变换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，此外还可以用于非正弦波形的产生和变换电路。 比较器可用通用的集成运放组成，也可采用专用集成比较器。 常用的比较器类型有：单门限比较器、迟滞(滞回)比较器、窗口比较器等。 由集成运放构成的比较器，运放通常工作在开环状态或者引入正反馈，此时运放工作在非线性区。 虚断：i＋＝i－＝0 u＋u－时，uo＝Uom或uo＝UZ u＋u－时，uo＝－Uom或uo＝－UZ 1、过零比较器 1）工作原理 当ui≤0时，uo=+Uom；当ui≥0 时，uo=?Uom； 运放开环工作。ui与u+相比较。 电压传输特性 波形变换 2）门限电压(阈值） 当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态时相对应的输入电压称门限电压UT。 门限电压UT = 0 如何求门限值 列出集成运放同相输入端（u＋）和反相输入端（u－）电位的表达式，令它们相等，求出的输入电压即为阈值电压。 3）带限幅的比较器 输出电压幅度限制在某一范围。 引入负反馈 令u－= u+ 若 即u+ u- 则uo = ?Uz 若 即u+ u- 则uo = +Uz 2、任意电平比较器 单门限比较器只有一个门限电压（又称为阈值），当输入电压越过该门限电压时，输出电压发生跳变。具有电路简单、灵敏度高的特点。 小结 ? 单门限比较器的抗干扰能力差 当输入信号在参考电压附近时，如果输入信号还没有变化时，出现干扰信号，这个干扰信号就有可能使比较器翻转，出现不希望的误动作。 解决方法：采用迟滞比较器。 1、电路结构及工作原理 令 得门限电压： 正反馈 ui uo 0 UT+ UZ -UZ UT? ΔUT称为门限宽度（回差） ?UT与Uz、R2和Rf有关，与UREF无关。 ?UT? ?灵敏度? ?抗干扰能力? ?ui??? UT时，比较器不翻转。 ui uo 0 UT+ UZ -UZ UT? 单门限比较器 滞回比较器 小结 迟滞比较器有滞回特性。有两个阈值，但当输入电压向单一方向变化时输出仅跃变一次。 ui uo 0 UT+ UZ -UZ UT? 如何绘制电压传输特性曲线？ 电压传输特性具有三个要素： 输出高、低电平， 阈值电压， 输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向。 已知：集成运放的最大输出电压Uom＝±15V，稳压管的稳压值UZ= ±6V。 输出高、低电平：取决于集成运放输出电压的最大幅值或输出端限幅稳压管的稳定电压。 输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向决定于输入电压是作用于集成运放的反相输入端