模拟电路备课教案第八章.docVIP

第八章 波形的发生和信号的转换 内容提要：本章主要讲述正弦波振荡电路、非正弦波发生电路、波形转换和信号转换电路等。重点掌握正弦波振荡的平衡条件，并能够依据相位平衡条件正确判断电路是否可能产生振荡；掌握单限、滞回比较器的工作原理和传输特性；正确理解由集成运放构成的矩形波、三角波和锯齿波发生电路的工作原理、波形和参数；了解信号转换电 路的工作原理。 第一节 正弦波振荡电路 1. 正弦波振荡电路的振荡条件 若环路增益 去掉仍有稳定的输出。 所以振荡条件为： 起振条件 即 振幅平衡条件 相位平衡条件 正弦波振荡电路的组成： 放大电路：能量控制，保证输出信号的幅度； 选频网络：确定输出信号为单一频率的正弦信号； 反馈网络：引入正反馈； 稳幅环节：使输出信号幅值稳定。 其中选频网络往往与反馈网络合二为一；振荡电路中的稳幅环节，在分立元件放大电路中常依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现，而不另加稳幅电路。 2. RC 正弦波振荡电路 RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波。 稳幅措施 热敏元件：RT 二极管 3. LC 正弦波振荡电路 (1) LC并联谐振回路选频特性 谐振频率: 品质因数: 谐振时，阻抗最大， 且为纯阻性，无附 加相移。 (2) 变压器反馈式LC正弦波振荡电路 (1) 相位平衡条件 (2) 幅值平衡条件 通过选择高(值的BJT和调整变压器的 匝数比，可以满足 电路可以起振。 (3) 稳幅 BJT进入非线性区，波形 出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。 优点：易于产生振荡，输出波形失真不大。缺点：耦合不紧密，损耗较大，振荡频率的稳定性不高。 (3) 电感反馈式正弦波振荡电路 电感三点式 优点：耦合紧，振幅大；振荡频率高，调节范围宽。缺点：输出波形不够好，含有高次谐波。 (4) 电容反馈式正弦波振荡电路 电容三点式 优点：输出波形好；振荡频率高。缺点：频率调节范围窄。 “三点式”振荡电路相位平衡条件的简单判别方法 X1、X2 为同性质的电抗元件，与X 为不同性质的电抗元件，则满足振荡的相位平衡条件。 或：发射极e 接两个同性质的电抗元件，基极b 和集电极c 接两个不同性质的电抗元件，则满足振荡的相位平衡条件。 (5) 石英晶体正弦波振荡电路 石英晶体的基本特性与等效电路 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 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 串联谐振频率： 并联谐振频率： 因为 fs 和 fp 越接近，石英晶体呈感性的区域（ fs f fp ）就越窄，其选择性就越好。 石英晶体的品质因数很高，Q =104 ( 106 ；振荡频率取决于石英晶体的固有频率，具有很高的频率稳定度。 石英晶体正弦波振荡电路 小 结 本讲主要介绍了以下基本内容： 正弦波振荡电路：重点掌握正弦波振荡的平衡条件，并能够依据相位平衡条件正确判断电路是否可能产生振荡； 非正弦波发生电路：正确理解由集成运放构成的矩形波、三角波和锯齿波发生电路的工作原理、波形和参数。 信号转换电路：了解信号转换电路的工作原理。 作业：P462 8.5，8.7，8.8，8.11 (a)、(c) ，8.12 (a)、(c) ，8.13 (b)、(d) ，8.15 (a)、(c) ，8.16 (a)、(b) ，8.19，8.20 第二节 电压比较器 1. 理想集成运放工作于非线性区 电路中没有引入负反馈或引入的是正反馈，理想运放工作于非线性区。因其放大倍数趋于无穷大，所以输出电压只有两种可能： 2. 过零比较器 I+=I-=0， U+=U-， 保护了输入级。 提高了输出电压的转换速度。 4. 滞回比较器 在滞回比较器中引入的是正反馈还是负反馈？有何好处？ 若要求滞回比较器的两个门限电压均大于0，电路如何改进？ 例：某温度控制电路如图所示。设R1 = R3 = 10k(， R = 100(，UR1=6V，RT 为热敏电阻，常温下（27 oC）的阻值为10k(，温度系数为+200 (/oC。若要求温度在100 oC以上时，电路输出-3V；温度在90 oC以下时，电路输出+3V，试确定UZ 、R1 和UR1 的值。 已知： R1= R3= 10k(，UR1=6V，RT = 10k( +（T-27 oC）(200 (/oC， T1=90 oC， T2=100 oC，uo=(3V 第三节 非正弦波发生电路 1. 矩形波发生器 电路中C 的正反向充电时间常数 是否相等？正反向充电时间是否 相等？为何？ 设初态 uC = u- = 0，u