电子技术基础第八章 波形发生和信号转换

二、集成电压比较器的基本接法 1、通用型集成电压比较器AD790
图8.2.14
2、集电极开路集成电压比较器LM119
图8.2.15
图8.2.16
8.3 非正弦波发生电路
图8.3.1
8.3.1 矩形波发生电路 一、电路组成和工作原理
图8.1.3
4、判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件，即 是否满足起振条件。即分别求解 和 ，然 后判断 是否大于1。 只有在满足相位平衡的情况下，判断是否满足 幅值条件才有意义。 8.1.2 RC正弦波振荡电路 一、 RC串并联选频网络
图8.1.4
令
，则
图8.1.5
幅频特性为
相频特性为
当f=f0时，
图8.1.29
图8.1.30
8.2 电压比较器
8.2.1 概述 一、集成运放的非线性工作区 uO=±UOM
当uP＞uN时， uO=＋UOM； 当uP ＜uN时， uO=－UOM 。
图8.2.1 二、电压比较器的电压传输特性 输出电压uO与输入电压uI的函数关系uO=f(uI) 一般用曲线来描述，称为电压传输特性。
电压比较器电压传输特性的三要素为： 1、输出电压高电平和低电平值UOH和UOL； 2、阈值电压值UT；阈值是指uO发生跃变时的uI值。 3、当uI变化且经过UT时，uO跃变的方向，即 是从UOH跃变为UOL ，还是从UOL跃变为UOH 。 三、电压比较器的种类 1、单限比较器 只有一个阈值电压， 当输入电压uI逐渐增大 或减小的过程中经过UT 时，输出电压uO产生一 次跃变。如图8.2.2(a)所 示。
8.2.2 单限比较器 一、过零比较器
图8.2.3
图8.2.4
图8.2.5
图8.2.6
二、一般单限比较器
图8.2.7
令uN=uP=0，则求出阈值电压
8.2.3 滞回比较器
图8.2.9
图8.2.10是加了参考电压的滞回比较器。 这时，两个阈值电压不再对称。
图8.2.10
令uN=uP，求出的uI就是阈值电压，为
由于C<<C0，所以fp≈fs。
二、石英晶体正弦波振荡电路 1、并联型石英晶体正弦波振荡电路 电路如图8.1.29所示，石英晶体等效为电感，和 C1、C2组成电容反馈式正弦波振荡电路。振荡频率 为 f p。 2、串联型石英晶体正弦波振荡电路 电路如图8.1.30所示，石英晶体等效为电阻，振荡 频率为fs。
三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤 1、观察电路是否包含了四个基本组成部分； 2、判断放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态 工作点且动态信号能否输入、输出和放大； 3、利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相 位条件。 瞬时极性法 断开反馈，在断开处加频率f0 的输入电压，并给定其瞬时极 性；然后以此为依据分析输出 电压的极性，从而得到反馈电 压的极性，若它和假设输入电 压极性相同，则满足相位平衡 条件，有可能产生正弦波振荡。
选频放大器
选频放大器 引入正反馈
图8.1.12
图8.1.13
二、变压器反馈式振荡电路
图8.1.14
图8.1.15
三、电感反馈式正弦波振荡电路
图ห้องสมุดไป่ตู้.1.17
图8.1.18
四、电容反馈式正弦波振荡电路
图8.1.20
图8.1.21
图8.1.22
图8.1.23
8.1.4 石英晶体正弦波振荡电路
图8.1.27 C0: L: C: R:
图8.2.2
2、滞回比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大经过一个阈 值时，输出电压产生一次跃变；输入电压从大到小 经过另一个阈值时，输出电压产生又一次跃变；两 次跃变方向相反。它相当于两个单限比较器的组合。 如图8.2.2(b)所示。 3、窗口比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大或从大到小 经过两个阈值时，输出电压产生两次不同方向的跃 变。如图8.2.2(c)所示。电压传输特性上好象开了个 窗口。
例8.2.2 在图6.2.9电路 中， R1=50KΩ, R2=100KΩ, ±UZ=±9V， 已知uI波形，试画出 uO的波形。
图8.2.11
例8.2.3 设计一个电压比较器，使其具有如图8.2.12（a） 所示的电压传输特性。要求电阻在20～100KΩ 之间。
图8.2.12
解：
若R1取为25KΩ，则R2应取为50 KΩ ；或各取为 50 KΩ和100 KΩ 。
8.2.4 窗口比较器
图8.2.13
8.2.5 集成电压比较器 一、集成电压比较器的特点和分类
1、特点 响应速度快，传输延迟时间短，一般不需要外 加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS和ECL等数 字电路；有些芯片带负载能力强，可直接驱动继电 器和指示灯。 2、分类 单、双和四电压比较器； 通用、高速、低功耗、低电压和高精度型电压 比较器； 普通输出、集电极（漏极）开路输出或互补输 出型。 此外，还有的集成电压比较器带有选通端。
图8.1.28
静态电容，一般为几到几十皮法； 等效机械振动惯性，一般为几毫亨到几十亨； 晶体的弹性等效，一般为0.01到0.1皮法； 晶体的摩擦损耗等效，一般为100欧姆。
当L、C、R支路串联谐振时，该支路呈纯 阻性，串联谐振频率为fs，C0近似为开路，石 英晶体等效为电阻； 当f＜fs时， L、C、R串联支路呈容性，石 英晶体等效为电容; 当 f＞fs时， L、C、R串联支路呈感性，和 电容C0产生并联谐振，谐振频率为fp。 当时f＞fp ，石英晶体又呈容性。
，即
，φF=0o。
二、桥式正弦波振荡电路 f=f0时， ，所以 图8.1.6 在图8.1.7中
采用非线性环节， 例如热敏电阻以稳定 输出电压。
图8.1.7
三、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路
图8.1.9
8.1.3 LC正弦波振荡电路 一、 LC谐振回路的频率特性
图8.1.10
谐振频率
图8.1.11
第八章 波形发生和信号转换
8.1 正弦波振荡电路
8.1.1 概述
一、产生正弦波振荡的条件
即
图8.1.2
二、正弦波振荡电路的组成及分类 1、组成 （1）放大电路 （2）选频网络 （3）正反馈网络 （4）稳幅环节 2、分类 （1）RC正弦波振荡电路(f0＜1MHz) （2）LC正弦波振荡电路(f0＞1MHz) （3）石英晶体正弦波振荡电路(f0很稳定)