模拟电路第九章

例:设输入为正弦波, 画出输出的波形。 vi vo R VT+ vi
－+ +
R2
t
VTR1
vo
Vom -Vom
t
加上参考电压后的迟滞比较器： vo
+VZ
传输特性
VTVT+
0
-VZ
vi
上下限：
R1 R2 VT VZ VREF R1 R2 R1 R2 R1 R2 VT VZ VREF R1 R2 R1 R2
二阶有源高通滤波电路 将低通电路中的电容 和电阻对换，便成为高 通电路。
三、有源带通滤波电路
可由低通和高通串联得到
必须满足 L H
可由低通和高通并联得到
必须满足 L H
9.5 正弦波振荡电路的震荡条件 一. 产生自激振荡的条件
Xi
+
–
Xd
基本放大 电路A
反馈电路
Xo
出一定的高低电平。
特性： 运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入
的关系vo=f(vi)是非线性函数。
运放工作在非线性状态基本分析方法
1. 运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。 2. 运放工作在非线性状态的分析方法： 若VP＞VN 则VO=+VOM；
若VP＜VN
则VO=-VOM。
虚断（rid → ∞：运放输入端电流=0） 注意：此时不能用虚短！
C
F
0 3 j( ) 0
0 ( ) 0
3
1 1 可知当 即f 0 2πRC RC
时幅度最大
1
f arctg
1 F 0 2 2 3 ( ) 0
Fmax
1 3
f 0
R C
VO
Vf
R
C
RC串并联网络的频率特性曲线
vi VREF
+

+
vo vo
+Vom
0
-Vom
VREF
vi
VREF为参考电压
若vi从反相端输入
VREF
+

+
当vi < VREF时 , vo = +Vom
vi
vo 当v >V 时 , v = -V om i REF o vo
+Vom
-Vom
0
VREF
vi
3） 带限幅的电压比较器
用稳压管稳定输出电压 vo +VOM
vi极大时，vo=-Vz; vi极小时，vo=Vz 传输特性曲线如图：
例题：R1=10k，R2=10k ，VZ=6V， VREF=10V。
当输入vi为如图所示的波形时，画 出输出vo的波形。
2
上下限：
R1 R2 VT VZ VREF 8V R1 R2 R1 R2 R1 R2 VT VZ VREF 2V R1 R2 R1 R2
VP= VT+
R1
vo
+Vom
这时, vo =-VOM ,
VT+
VP= VT-
VT-
0
-Vom
vi 设vi , 当vi = < VT-,
vo从-VOM +VOM
传输特性
vo
+Vom
VT+上门限电压
VT-下门限电压
VT+- VT-称为回差
VT-
0
-Vom
VT+
vi
R1 Vom V T+ R1 R 2 R1 Vom V T- R1 R 2
RC
4.稳幅电路
LC （石英晶体） 高频
低频
9.6 RC正弦波振荡电路
1. 桥式振荡电路 稳幅环节 (负反馈) RC 串 并 联 网络 正反馈、选 频网络 R C Rf
∞
vo
放大 网络 R1
R
C
RC桥式正弦波振荡电路
2. 选频 RC 串联阻抗：
Z1 R (1 / jC )
RC 并联阻抗：
3. 振荡条件
（1）相位条件（瞬时极性法） RC选频电路引入正反馈 （2）幅度条件 起振时：AF>1 因为F=1/3所以A>3 稳定振荡：AF=1 A=3
R C
Rf
∞
vo
Rf A 1 R1
vo
R
C
R1
能自动稳幅的振荡电路
RT T R C
半导体热敏电阻 (负温度系数）
起振时RT>2R1, A>3,易起振。 使
vi
+

+
vo
0 -VOM vo
vi
vi
+

+ VZ
vo
+VZ -VZ 忽略了VD
0
vi
稳幅电路的另一种形式：
将双向稳压管接在Biblioteka 反馈回路上VZvo
vi
R
_
+

+
vo
0 -VZ
+VZ
vi
R´
R ´=R
若同向端接参考电压会怎样？
2. 迟滞比较器
特点:电路中使用正反馈 1）反相输入 1、因为有正反馈，所以输 出饱和。 2、当vo正饱和时(vo =+VOM) ：
_

+
R1

+
Rf1+Rf2略大于2R1,随 着vo的增加，Rf2逐渐 被短接，A自动下降， 输出自动被稳定于某 一幅值。
振荡频率的调节：
K：双联波段开关， 切换R，用于 粗调振荡频率。
R1
R2 R3
K
Rf
振荡频率：
1 f0 2pRC
R2
R
_


vo
C
R3
+ +
C R1
R1
K
C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。
滤波器的用途
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成 分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含 一些较高频率成分的干扰。
低通
9.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路 传递函数 A( s ) 其中
A0 1 s
c
同相比例 Rf A0 1 放大系数 R1 1 c 特征角频率 RC
A( j ) A0 1 (
s j 时，有 A( j ) A( j ) e j ( ) A( j ) ( )
其中
A( j ) —— 模，幅频响应
( ) —— 相位角，相频响应 d ( ) ( ) ( s ) 群时延响应 d
分类
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF）
3. 石英晶体的等效电路与频率特性
等效电路：
频率特性：
（1）串联谐振
fs 1 2p LC
晶体等效阻抗为纯阻性
（2）并联谐振
C C fp 1 C0 fs 1 C 2p LC 0 1
通常 C C 0
所以 f s 与 f p 很接近
9.8 非正弦信号产生电路 一、 电压比较器
功能： 将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输
Xo Xd=Xf AF=1
Xf
F
自激振荡的条件： A F . 因为： A | A | A
.
.
1.
F | F | F
动画演示 n是整数
所以，自激振荡条件也可以写成： （1）振幅条件： （2）相位条件：
A F 2 np
| AF | 1
起振条件和稳幅原理
振荡建立与 稳定过程图 起振条件：
Xf F
改成正反馈
Xd Xi X f
+
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
Xi
+
+
Xd
基本放大 电路A
反馈电路
Xo
Xf
F
如果：X X , f d 则去掉 X , 仍有信号输出。 i
Xd Xf
基本放大 电路A 反馈电路
Xo
反馈信号代替了放大
电路的输入信号。
F
Xd
基本放大 电路A 反馈电路
Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。 LC振荡电路 Q ——数百 Q ——10000 500000
石英晶体振荡电路
2. 石英晶体基本特性
极板间加电场 晶体机械变形 极板间加机械力
晶体产生电场 压电效应 交变电压
机械振动
交变电压
机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高 当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大 → 压电谐振
R C
VO
Z 2 R //(1 / jC ) R 1 jRC
Vf R
C
U Z2 f F U Z1 Z 2 o
R
R VO 1 jRC C R V f 1 R R jC 1 jRC 1 令 0 R RC 1 R(1 jRC ) ( R) R 1 则F jC 0 1 3 j( ) 0 1 3 j (RC ) RC
9.5 正弦波振荡电路的震荡条件
9.6 9.7 9.8 RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 非正弦信号产生电路
9.1 滤波电路的基本概念与分类
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。
滤波电路传递函数定义
A( s ) Vo ( s ) Vi ( s )