正弦波振荡电路的组成及分类

问题：如将输入信号加在“+”端，传输特性如何？
第八章 波形的发生和信号的转换
问题：过零比较器如图所示，
输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
传输特性
uO
+UOpp
vI
+UZ
O
O
-UZ -UOpp
uI
vO VOH
O
将正弦波变为矩形波
VOL
T 2
3 4 t
t
第八章 波形的发生和信号的转换
二、单限比较器
由振荡条件知：
AF 1
所以起振条件为：
A 3
同相比例运放的电压放大倍数为
Auf
1
RF R
即要求：
RF 2R
第八章 波形的发生和信号的转换
三、振荡电路中的负反馈(稳幅环节)
引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性， 改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。
反馈系数
F R RF R
改变 RF，可改变反馈深度。 增加负反馈深度，并且满足
第八章 波形的发生和信号的转换
RC 正弦波振荡电路
RC串并联网络振荡电路也称RC桥式正弦波振荡电路 或称文氏振荡电路(Wien)
电路组成：
放大电路 —— 集成运放 A ；
选频与正反馈网络 —— R、C 串并联电路；
稳幅环节 —— RF 与 R 组成的负反馈电路。
第八章 波形的发生和信号的转换
一、RC 串并联选频网络
A 3
图 8.1.7
则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正
弦波信号。
反馈电阻 RF采用负温度系数的热敏电阻，
R采用正温度系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。
第八章 波形的发生和信号的转换
稳幅的其它措施
在RF回路中串联二个并联的二极管
电流增大时，二极管动态电 阻减小。电流减小时，动态 电阻增大，加大非线性环节， 从而使输出电压稳定。
第八章 波形的发生和信号的转换
判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤
1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件
判断相位平衡条件的方法是： 瞬时极性法。 4.判断是否满足振幅平衡条件。
5.估算振荡频率和起振条件
一、 电压比较器的传输特性
1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系
u f (u )
O
I
2.阈值电压： UT
当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所 对应的输入电压。
3.电压传输特性的三要素
(1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。 (2)阈值电压的数值UT。 (3)当uI变化且经过UT时， uO跃变的方向。
R r
A 1 F d
u
R
第八章 波形的发生和信号的转换
四、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路
RC串、并联网络中， 如何调节频率？
f0百度文库
1 2RC
用双层波段开关接不同电容， 作为振荡频率f0的粗调；
用同轴电位器实现f0的微调。
问题：如何提高频率？
动画avi\11-2.avi
第八章 波形的发生和信号的转换
R2
F
Uf U
2 1 2
R1
1 jR2C2
1 1
jC1 1 jR2C2
Z1
1
Z2
(1
R1 R2
C2 C1
)
j(R1C2
1
R2C1
)
取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令
0
1 RC
F
3
j(
1
0 )
0
图 8.1.4
则：
第八章 波形的发生和信号的转换
得 RC 串并联电路的幅 频特性为：
运放的反向输入端“虚地”，
uO = + UZ ； 当 uI > 0 时，右边的稳压管
被反向击穿，uO = - UZ ；
uO +UOM +UZ
O
uI
-UZ -UOM
图 8.2.6
第八章 波形的发生和信号的转换
利用稳压管限幅的过零比较器(二)
电路图
传输特性
uO +UOpp +UZ
O
uI
-UZ -UOpp
R1
单限比较器有一个门限
电平，当输入电压等于此门
R2
限电平时，输出端的状态立
即发生跳变。
当输入电压 uI 变化，使反相 输入端的电位为零时，输出端的
状态将发生跳变，门限电平为：
uO +UOM +UZ
UT
uI
R2 R1
U
REF
过零比较器是门限电平为零
的单限比较器。
R 2
U
R REF
1
-UOM
O
uI
-UZ
（2）写出up和uN的电位表达式，令up=uN ，解得输 入电压就是阈值电压UT。
（3） u0在uI 过UT时的跃变方向决定于作用于集成 运放的哪个输入端。当uI从反向输入端输入时，
uI<UT ,u0=U0H ; uI>UT ,u0=U0L 。反之，结论相反。
第八章 波形的发生和信号的转换
[例8.2.1] 在图8.2.6所示电路中，UZ=±6V ，在图8.2.7中 所示电路中， R1= R2 =5kΩ ，基准电压UREF=2V ，稳压 管的稳定电压UZ=±5V ；它们的输入电压均为图8.2.8（a） 所示的三角波。试画出图8.2.6所示电路的输出电压u01和 图8.2.7所示R1电路的输出电压u02
第八章 波形的发生和信号的转换
二、理想运放的非线性工作区
在电压比较器中，集成运放不是工作在开环 状态，就是工作在正反馈。
集成运放的电压传输特性
uO +UOM
O
uPuN
UOM
第八章 波形的发生和信号的转换
单限比较器
一、过零比较器
由于理想运放的开环差模 增益为无穷大，所以
当 uI < 0 时，uO= + UOM； 当 uI > 0 时，uO = - UOM ； UOM 为集成运放的最大输出电压。
图 8.2.7
第八章 波形的发生和信号的转换
单限比较器的作用：检测输入的模拟信号是否达到 某一给定电平。
缺点：抗干扰能力差。
解决办法： 采用具有滞回 传输特性的比较器。
存在干扰时单限比较器的 uI、uO 波形
第八章 波形的发生和信号的转换
电压比较器分析方法小结
（1）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平UOH 和输出低电平UOL 。
F
1
32 ( 0 )2
0
相频特性为：
0 F arctg 0 3
当
0
1 RC
时，
F 1 3
F
1/3
0
F
+90º
0
0 0
-90º
最大，F = 0。
图 8..1.5
第八章 波形的发生和信号的转换
二、振荡频率与起振条件
1. 振荡频率 2. 起振条件
f0
1 2RC
f = f0 时，
F 1 3
过零比较器的传输特性为：
uO +UOM
O
uI
阈 当值比电较压器：的输出电压由一种状态跳变为-UOM
另一种状态所对应的输入电压。
图8.2.3
第八章 波形的发生和信号的转换
利用稳压管限幅的过零比较器 设任何一个稳压管被反向 击穿时，两个稳压管两端总的 的稳定电压为 UZ < UOM
当 uI < 0 时，不接稳压管时， uO= + UOM ，接入稳压管后，左 边的稳压管被反向击穿，集成