第八章2-波形发生器-讲.ppt

在电子电路中，常常需要各种波形的信号，如正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等，作为测试信号或控制信号。同时也为将所采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机等，常会需要将信号进行转换，如：将电压转换成电流，将电流转换成电压，将电压转换成频率与之成正比的脉冲等…… 二 正弦波振荡电路工作原理 在各种波形的信号中，正弦波应用最广泛，而且它也是低频电子电路的测试信号，所以我们首先以正弦波产生电路为例来了解波形（信号）产生电路的组成原则，工作原理等。 1、正弦波振荡电路：在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。广泛用于测量、遥控、通信、自动控制、热处理和超声波电焊等设备中。 2、正弦波振荡电路的种类：（用选频网络命名） ① RC正弦波振荡电路；② LC正弦波振荡电路；③ 石英晶体正弦波振荡电路。 3、正弦波振荡电路的及起振条件 在框图中， 由于电扰动（如合闸通电） ，电路产生一个幅值很小的输出量，它含有有丰富的频率，而如果电路只对频率为f0的正弦波产生反馈，则输出信号X0将越来越大。 由于电路内部晶体管的非线性，当X0的幅值增大到一定程度后，放大倍数的数值将减小，因此X0也不会无限制地增大。 但当X0增大到一定数值时，电路到达动态平衡，这时，输出量X0通过反馈网络F产生反馈量Xf作为放大电路的输入量，而输入量又通过放大电路维持着输出量， 即： 则正弦振荡的平衡条件为： 其模为： ----幅值平衡条件 相角为： （n为整数） ----相位平衡条件。 为使输出量在合闸后能够有一个从小到大直至平衡在一定幅值的过程电路的起振条件为： 在电路满足相位平衡的条件下（xi与xf极性相同）。 满足起振条件后，电路把除频率f=f0以外的输出量都逐渐衰减为零，因此输出量为频率f=f0的正弦波。 4、正弦波振荡电路的组成部分： ① 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。 ② 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡保证和电路产生正弦波振荡。 ③ 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。 ④ 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。 5、判断电路是否产生正弦波振荡的方法: （1）观察电路是否包含了…… （2）判断放大电路是否能够正常工作，…… （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，… （4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件： 三、RC正弦波振荡电路 实用的RC正弦波振荡电路多种多样，最典型的是RC桥式振荡电路，又称为文式桥振荡电路。 ① RC串并选频网络：因为在振荡电路中既为选频网络，又为正反馈网络，所以输入电压为电路的u0，输出电压为反馈电压uf。 ∵ 当f = f0时， ， 这表明：只要RC串并选频网络匹配一个电压放大倍数等于3，而且输入输出同相的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。 考虑到起振条件，放大电路的AV应略大于3，同时还应使放大电路有尽可能大的Ri和尽可能小的R0。来减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络， 非正弦波发生器 我们的信号除正弦波外，还有矩形波、三角波、锯齿波等非正弦波形。 这些信号发生电路的基础是矩形波发生电路，现我们简要介绍一下矩形波发生电路的组成要求： （1）由于矩形波电压只有两个电平，不是高电平，就是低电平，则电压比较器可以是它的重要组成部分。 （2）要产生振荡，就是要求输出的两种状态能自动地相互转换，则电路中必须引入反馈。 （3）又因为输出状态要按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中还要有延迟环节来确定每种状态持续的时间。显然要由RC电路来定时。 矩形波发生电路由反相迟滞电压比较器和RC电路组成。其中RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，电路通过RC的充、放电过程实现输出环节的自动转换。 能自行启动的电路（2） R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|1，以便起振； _ + ? + ? R21 R C C R1 R22 D1 D2 随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降到使|AF|=1，使得输出uo稳定在某值。 输出频率的调整： 通过调整R或/和C来调整频率。 _ + ? + ? RF uo R C C R K K R1 R1 R2 R2 R3 R3 C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。 K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。 电子琴的振荡电路电路： _ + ? + ? R