模电课件第九章9

1. 电路组成 2. RC串并联选频网络的选频特性 串并联选频网络的选频特性 3. 振荡电路工作原理 4. 稳幅措施
1. 电路组成
反馈网络兼做选频网络
2. RC串并联选频网络的选频特性 串并联选频网络的选频特性
反馈系数
FV ( s ) = Vf ( s ) Z2 sCR = = Vo ( s ) Z 1 + Z 2 1 + 3 sCR + ( sCR ) 2 1 且令 ω 0 = 又 s = jω RC 1 ɺ 则 FV = ω ω0 3 + j( ) −
R1
热敏电阻
即
AV FV > 1
热敏电阻的作用
ɺ Vo ↑ ɺ Io ↑
Rf 功耗 ↑ AV ↓
AV = 3
Rf 温度 ↑
Rf 阻值 ↓
AV FV = 1 稳幅
练习、试将下图所示电路合理连线，组成RC桥 式正弦波振荡电路， 并求出振荡频率f0。
解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相 连，②与⑦相连。
9.4.2 方波产生电路 9.4.3 锯齿波产生电路
9.4.1 比较器
vI
+VCC + A - VEE vO
1. 单门限电压比较器 特点：开环，虚短不成立 特点：开环，虚短不成立 增益A 大于10 增益 0大于 5
− VEE ≤ vO ≤ +VCC
（1）过零比较器 ）
(假设 − V
EE
= + VCC = VM )
ω0
ω
幅频响应 FV =
1
相频响应 ϕ f = − arctg
ω ω0 2 3 +( ) − ω0 ω ω ω0 ( ) − ω0 ω
2
3
2. RC串并联选频网络的选频特性 串并联选频网络的选频特性
FV = 32 + ( 1
ω ω0 2 ) − ω0 ω
(
ϕ f = − arctg
RC
ω ω0 ) − ω0 ω
ɺ ɺ ɺ Ic = I L = Q I
其中 Q = ω 0 L = 同时有
L Q = Qω 0 L = RC ω 0C
为品质因数 即
ɺ ɺ ɺ I C = I L >> I
9.3.1 LC并联谐振回路选频特性 并联谐振回路选频特性
2. 频率响应
9.3.3 三点式 振荡电路 三点式LC振荡电路
1. 三点式 并联电路 三点式LC并联电路 仍然由LC并联谐振电路构成选频网络 中间端的瞬时电位一定在首、 中间端的瞬时电位一定在首 、 尾端 电位之间。 电位之间。 三点的相位关系 A. 若中间点交流接地，则首端与尾端 若中间点交流接地， 相位相反。 相位相反。 B. 若首端或尾端交流接地，则其他两 若首端或尾端交流接地， 端相位相同。 端相位相同。
Rf vC C – A + R1 R2 (a) vO
迟滞比 较器
能否不串入该电阻？ 能否不串入该电阻？
Rf
vC C
N
– A +
+VCC
R R1 R2
O DZ1
vO VZ1 DZ2 VZ2
vI v ID
+ + – – R A
vI
v
O
C
v′ O
D
v
T
L
RL
(c) O
π
2π
3π
4π
ωt
(a)
vO VOH
解：（1）A 构成过零比较器 ） 为微分电路， （2）RC 为微分电路， ） RC<<T （3）D 削波（限幅、检波） ） 削波（限幅、检波）
(d) O VOL
t
v ′O (e) O t
vL (f) O
t
单门限比较器的抗干扰能力
vI Vth =VREF O t
应为高电平
vO VOH
错误电平
O
t
VOL
9.4.1 比较器
2. 迟滞比较器 （1）电路组成 ） （2）门限电压 ）
v P 为门限电压， 为门限电压，
vI
VREF
=1V R2 100Ω
vN vP
– + A R1 10k Ω
vO
v I > v P 时，vO = VOL (低电平)
t1 t3 t
RV RV VT + = 1 REF + 2 OH = 5V R1 + R2 R1 + R2 R1VREF R2VOL VT − = + = −5 V R1 + R2 R1 + R2
(d)
O
t1
t2
t3 t
（2）传输特性 ）
–10V
（3）输出电压波形 ）
9.4.2 方波产生电路
1. 电路组成（多谐振荡电路） 电路组成（多谐振荡电路） RC充放 充放 电支路
此时若放大电路的电压增益为 AV = 1 + Rf = 3
R1
Av
则振荡电路满足振幅平衡条件 AV FV = 3 × 1 = 1
3
1 电路可以输出频率为 f 0 = 的正弦波 2πRC
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波 正弦波振荡电路一般用于产生频率低于
4. 稳幅措施
采用非线性元件 热敏元件 起振时， 起振时，AV = 1 + Rf > 3
ϕ a (ω ) + ϕ f (ω ) = 2nπ
2. 起振和稳幅
起振条件
A(ω ) ⋅ F (ω ) > 1
ϕ a (ω ) + ϕ f (ω ) = 2nπ
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振， 信号源来自何处？ 信号源来自何处？ 电路器件内部噪声 噪声中， 噪声中 ， 满足相位平衡条件的某一频率 ω0 的噪声信号被 放大，成为振荡电路的输出信号。 放大，成为振荡电路的输出信号。 当输出信号幅值增加到一定程度时， 当输出信号幅值增加到一定程度时 ， 就要限制它继续增 否则波形将出现失真。 加，否则波形将出现失真。 稳幅的作用就是， 当输出信号幅值增加到一定程度时， 稳幅的作用就是 ， 当输出信号幅值增加到一定程度时 ， 使振幅平衡条件从 AF > 1 回到 AF = 1 。
3. 基本组成部分
放大电路（包括负反馈放大电路） 放大电路（包括负反馈放大电路） 反馈网络（构成正反馈的） 反馈网络（构成正反馈的） 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈 网络合二为一。 网络合二为一。） 稳幅环节
9.2 RC正弦波振荡电路
v I < v P 时，vO = VOH (高电平)
有关， 而 v P 与 v O 有关，对应于 v O的两个电压值可得 v P的两个 门限电压 R1VREF R2VOH VT+ = + 上门限电压 R1 + R2 R1 + R2
VT− R2VOL R1VREF = + R1 + R2 R1 + R2 ∆VT = VT + − VT−
3
当 ω = ω 0 = 1 或 f = f0 = 幅频响应有最大值
FVmax 1 = 3
1 2πRC
相频响应
ϕf = 0
3. 振荡电路工作原理
当 ω = ω0 =
1 时， ϕ f = 0 RC
(+)
(+)
(+) (+)
用瞬时极性法判断可知， 用瞬时极性法判断可知，电 路满足相位平衡条件
ϕ a + ϕ f = 2 nπ
重点难点
重点：信号电路的组成。 难点：理解正弦波发生器的工作原理
理解迟滞比较器的工作原理 理解方波和三角波发生器的工作原理
9.1 正弦波振荡电路的振荡条件 9.2 RC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 9.3 LC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 *9.4 非正弦波振荡电路
9.1 正弦波振荡电路的振荡条件
1 ( R + jωL) jωC Z= 1 + R + jωL jωC
一般有 R << ωL 则
Z= L C 1 R + j(ωL − ) ωC
当 ω = ω0 = 谐振时
1 LC
电路谐振。 时， 电路谐振。 ω 0 =
1 LC
为谐振频率
阻抗最大， 阻抗最大，且为纯阻性 Z 0 =
R 1 1 L = ω 0 RC R C
vI T
vO VOH
O
π
2π
3π
4π
ωt
O VOL
vI
vO VOH O VOL t
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 （2）门限电压不为零的比较器 ） （门限电压为VREF） 门限电压为 电压传输特性
vO VOH
+VCC vI + VREF A - VEE vO
vI T VREF O π 2π 3π 4π
ɺ ɺ ɺ Xa = Xi + Xf
ɺ ɺ 若环路增益 AF = 1
ɺ ɺ ɺ ɺ 则 X a = X f ， 去掉 X i ， X o 仍有稳定的输出
ɺ ɺ ɺ ɺ 又 AF = AF ∠ϕ a + ϕ f = AF ∠ϕ a + ϕ f
所以振荡条件为
A(ω ) ⋅ F (ω ) = 1
振幅平衡条件 相位平衡条件
(VOL (VOH)
vO/V VOH (b) 0 VOL
vO/V VOH (c) 0 VOL VT– VT+ vI /V
VT–
vI /V