第八章波形发生与信号转换电路〖本章主要内容〗1、自激振荡的概念

第八章 波形发生与信号转换电路

〖本章主要内容〗

1、自激振荡的概念；

2、正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡的区别；正弦波振荡电路中选频网络的组成；

3、正弦波振荡的条件，正弦波振荡电路的组成；

4、矩形波发生电路原理及组成；

5、各类电压比较器原理、组成及分析；

6、矩形波、三角波和锯齿波发生电路的原理及组成；

〖本章学时分配〗

本章分为3讲，每讲2学时。

第二十一讲 正弦波振荡电路

一、主要内容

1、 产生正弦波的条件和正弦波振荡电路的组成 1) 电路振荡的物理原因：

本质上与负反馈放大器的振荡相同。若反馈信号与放大器净输人信号同相等幅，因而净输人信号靠反馈信号得以维持，则即使外加输人信号为零，输出也不会消失。 2）振荡的条件：

i

f V V =， 即：相位条件——同相，幅值条件——等幅。

用开环频率特性表示的振荡条件：幅度平衡条件 |.

.F A |=1

相位平衡条件 ϕAF = ϕA +ϕF = ±2n π

3） 正弦波振荡电路的组成和类型

正弦波振荡电路由以下四部分组成：放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅电路。 其中放大电路保证电路能够在起振到动态平衡的过程中、使电路获得一定幅值的输出量；，放大电路和正反馈网络共同满足振荡的条件；选频网络实现单一频率振荡，选频网络往往由R 、C 和L 、C 等电抗性元件组成；反馈网络与选频网络可以是两个独立的网络，也可以合二为一。稳幅电路使输出信号幅值稳定，一般采用非线性环节限幅。 4）正弦波振荡电路分析方法和步骤：

（1）观察电路是否是否包含振荡电路的四部分组成；

（2）判断放大电路正常工作，即是否有合适的静态工作点，且动态信号是否能够输入和输

出和放大；

（3）判断电路能否振荡

关键是相位。若相位条件不满足，则电路肯定不是正弦波振荡器。相位平衡条件是判断振荡电路能否振荡的基本条件。可用瞬时极性判断方法。 （4）估算振荡频率

振荡电路的振荡频率f O 是由相位平衡条件决定的。对RC 选频网络，由网络频率特性求出f O ；对LC 选频网络，由谐振回路总电抗为零估算出f O 。 （5）分析起振条件（幅值条件）

欲使振荡电路能自行起振，须满足｜AF|＞1的幅值条件。 ， （6）稳幅与稳频

稳幅是指“起振→增幅→等幅”的振荡建立过程，也就是从|AF|＞1到达| AF|=1（稳定）的过程。稳幅的办法可采用非线性元件来自动调节反馈的强弱以维持输出电压恒定。 稳频是指维持输出信号频率恒定。可以采取提高回路Q 值，尽且减小回路损耗的办法稳频。 2、RC 正弦波振荡电路

1） RC 串并联选频网络的频率响应

谐振角频率和谐振频率分别为：

RC 1

0=

ω， RC f π210=

幅频特性：

=

.

F 2

0022002)(

31

)(

31

||ω

ωωω-=

-=++f

f f f

F

相频特性：

)(

31arctg 00F f f f f

--=φ

当f=f 0时的反馈系数

=.

F

1

3，即

31

.

=

f

U 且与频率f 0的大小无关，此时的相角

ϕF =0︒。

2）RC 文氏桥振荡电路 （1）RC 文氏桥振荡电路的构成

RC 文氏桥振荡器的电路如图所示，RC 串并联网络是正反馈网络，另外还增加了R f 和R 1负反馈网络。

、

RC 串并联网络与R f 和R 1负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。

为满足振荡的幅度条件 |A F ..

|=1，所以A f ≥3。加入R f 和R 1支路，构成串联电压负反馈。

3

11

f ≥+

=R R A f

（2）RC 文氏桥振荡电路的稳幅过程

RC 文氏桥振荡电路的稳幅作用是靠非线性元件，如热敏电阻实现的。上图R 1是正温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R 1上所加的电压升高，即温度升高，R 1阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。若热敏电阻是负温度系数，应放置在R f 的位置。

采用反并联二极管的稳幅电路见教材P394，图8.1.8所示。电路的电压增益为

1f f +

1=R r R A d

v +

式中 R”p 是电位器上半部的电阻值，R’p 是电位器下半部的电阻值。R’3= R 3 // R D ，R D

是并联二极管的等效平均电阻值。当V o 大时，二极管支路的交流电流较大，R D 较小，A v f 较小，于是V o 下降。由图(b)可看出，二极管工作在C 、D 点所对应的等效电阻，小于工作在A 、B 点所对应的等效电阻，所以输出幅度小。二极管工作在A 、B 点，电路的增益较大，引起增幅过程。当输出幅度大到一定程度，增益下降，最后达到稳定幅度的目的。 （3）频率可调的RC 桥正弦波振荡电路

调整方法：在RC 串、并联网络中，用双层波段开关接不同电容，实现振荡频率的f o

粗调，用同轴电位器实现振荡频率的微调，可调频率范围从几HZ 至几KHZ 。

二、本讲重点

1、产生正弦波振荡的原因和振荡的条件；能否振荡的判断和振荡频率的计算。

2、正弦波振荡电路的分析方法。

三、本讲难点

振荡频率的计算及振荡条件的推导

四、教学过程组织

讲授

第二十二讲 电压比较器

一、主要内容

1、概述 1）电压传输特性

描述比较器输出电压U O 和输入电压U i 函数关系的曲线，称为电压传输特性。 比较器输出只有两个状态：高电平U OH 或是低电平U OL ，而输入信号一般是连续变化信号。使U O 从U OH 跃变为U OL ，或者从U OL 跃变为U OH 的输入电压称为阈值电压U T 。