第六章波形产生与变换

只介绍文氏桥选频电路。
U o R2
R1
C1
U i
C2
第六章波形产生与变换
（6-9）
U o R2
R1
C1
U i
C2
当R1=R2=R
C1=C2=C时
Uo
1
Ui 3 j(RC 1 )
RC
所以：
0
1 RC
时，U o 1 Ui 3
相移为0
第六章波形产生与变换
（6-10）
1
如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则： fo 2 RC
uo
输入到此比较器的 反相输入端。
UZ
上下门限电2压：
UH
R1
R1
U U Z
L
R2第六章波形产生与变换
R1
R1 R2
UZ
（6-18）
二、工作原理
uc
– uc + R
U+H
C
－
+
+
R1
uo UZ
0
uo
UOM
t
t
R2
0 -UOM
1. 设 uo = + UZ 则：u+=UH 此时，输出给C 充电!
在 uc < UH 时， u- < u+ , uo 保持 + UZ 不变； 一旦 uc > UH , 就有 u- > u+ ,
（2）相位平衡条件：A F 2n
n是整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈； 幅度条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。
第六章波形产生与变换 （6-8）
§6.1.2 RC正弦波振荡电路
一、选频电路
用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里
R1
3
R 2R 第六章波形产生与变换
2
1
（6-14）
问题1：Ui 从何而来?
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分
解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。
选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量
衰减掉。
问题2：如何启振？
Uo 是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅 度。起振时Uo=0，达到稳定振荡时Uo=B。
uc
– uc + R
UH
C
－ +
+
R1
R2
uo 0
UL
UZ uo
UZ
输出波形：
0
- UZ
思考:T1 是否等于T2 ?
T1
T2
T
第六章波形产生与变换
t t
（6-21）
方波发生器各部分的作用：
– uc + R
C
－ +
+
uo
R
UZ
1
R
2
RC电路：起反馈和延迟作用，获得一定的频率。
迟滞比较器：起开关作用，实现高低电平的转换。
第六章波形产生与变换
（6-5）
自激振荡条件的推导
Ud 基本放大
Uo
电路A
Uf
反馈电路
F
UdUf , Uf FUo
UoAUdFAUo
FA=1 自激振荡的条件
第六章波形产生与变换
（6-6）
注意：
(1) 正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信号 输出，这就是产生了自激振荡。
（2）为了起振，必须满足 |AF|＞1
|AF|>1，且A + B =2n，即可起振。
第六章波形产生与变换
（6-15）
问题2：如何启振？
|AF|>1，且A + B =2n，即可起振。
A1R2 F1
R1
3
| AF|(1R2)11 R1 3
R2 2R1
第六章波形产生与变换
（6-16）
能自行启动的电路举例（1）
半导体
RT
热敏电阻
t
起振时，RT略大于2R1，
振荡电路: 无需外加输入信号便能自动产生 各种周期性的波形.例如正弦波、方波和三角 波等.
波形变换: 是将某种波形变换成另一种波形 ，或者对某种波形进行整形等。
第六章波形产生与变换
（6-3）
§6.1.1 自激振荡
自激振荡: 电路在没有外加信号的情况下，有一定频 率和幅度的交流信号输出.
Ui + Ud
（6-12）
RC正弦波振荡器
R
Uf
C
R2
_ +
+
uo u f u f
R2
R1
uo
R
C R1
Auo R1R2 1R2
uf
R1
R1
第六章波形产生与变换
（6-13）
RC正弦波振荡器
R2
∴ A 1 R2 R1
A 0
所以，要满足相位
R C
_
+ +
uo 条件，只有在 fo 处
F 0
AF1
R
C R1
A1R2 F1
(2) 要获得正弦自激振荡,反馈回路中必须有选 频电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：
A( )、F ( )
第六章波形产生与变换
（6-7）
自激振荡的条件： A( )F ( ) 1
因为： A() | A | A F() | F | F
所以，自激振荡条件也可以写成：
（1）幅度平衡条件： | AF | 1
第六章波形产生与变换
（6-22）
三、周期与频率的计算 uc
UH
UH
UL
R1
R1 R2
U
Z
0 t0
t1
t
Uc 上升阶段表示式:
UL
tt1
uc(t)UZ(ULUZ)eRC
T1
T2
T2
UH UZ (UL UZ )e RC
电工学 电子部分
第6章 波形的产生与变换
第六章波形产生与变换
（6-1）
第6章 波形的产生与变换
6.1 正弦波振荡器 6.2 多谐振荡器 6.3 555定时器及其应用
第六章波形产生与变换
（6-2）
§6.1 正弦波振荡器
波形产生:用来产生具有一定频率和幅度的 交流信号的，它包括正弦波产生电路和非 正弦波产生电路两大类。
R
_
使|AF|>1，以便起振；
C
+
uo
+
R
C R1
起振后，uo逐渐增大则 RT逐渐减小，使得输出 uo为某值时，|AF|=1，从 而稳幅。
uo
t
R A 第t六章波形产生与变换
（6-17）
§6.2.1 用运放构成的多谐振荡器
一、电路结构
– uc + R
C
－ +
+
R
1
R
结构：滞回比较器
输出经积分电路再
uo
立即由＋UZ
变成－U 第六章波形产生与变换
Z（6Leabharlann 19）2. 当uo = -UZ 时， u+=UL
– uc + R
C
－ +
+
R1
R2
此时，C 经输出端放电。
uc
UH
uo
t
UZ UL
uc降到UL时，uo上翻。
当uo 重新回到＋UZ 以后，电路又进入另一个 周期性的变化。
第六章波形产生与变换
（6-20）
幅频特性： Uo
1
Ui
32 ( f fo )2
Uo Ui
fo f
相频特性：
1
arctg (
f
fo )
3 fo f
第六章波形产生与变换
+90
–90
1 3
f fo 0
f
（6-11）
二、用运放组成的RC正弦波振荡器
R2
由以上推导得：
R
Uf
C
_
+ +
F Uf 1
uo
Uo 3
F 0
R
C R1
第六章波形产生与变换
基本放大
Uo
电路A
–
Uf
反馈电路
改成正反馈
F
Ud Ui Uf
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
第六章波形产生与变换
（6-4）
Ui +
Ud
+ Uf
基本放大
Uo
电路A
反馈电路
F
如果：U f Ui ,
则去掉 U i , 仍有信号输出。
Ud Uf
基本放大
电路A
反馈电路
F
Uo
反馈信号代替了放大
电路的输入信号。