(3)各种电压比较器(过零比较器、单限比较器及滞回比较器)的电路结构、工作原理、传输特性及阈值电压的计算。根据输入波形正确画出输出波形。
? 熟悉:
(1)LC正弦波振荡电路,根据起振的相位条件,判断是否能起振。 ? 一般了解:(1)石英晶体振荡电路;(2)非正弦波发生电路。
一、信号产生电路
1、概念:用于产生一定频率和幅度信号的电路。
2、分类:按输出信号波形不同,分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。
二、正弦波振荡电路
1、概念:指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。 2、正弦波振荡的条件 1)振荡的平衡条件AF =1 即振幅平衡条件:|AF|=1
相位平衡条件:ΨA+ΨB =±2nπ(n=0.1.2……) 2)振荡的起振条件
振幅起振条件:|AF|>1
相位起振条件:ΨA+ΨB =±2nπ(n=0.1.2……) 3、正弦波振荡电路的组成
1)放大电路:通过信号放大,使电路能够从起振达到动态平衡,获得一定幅值的输出。
2)反馈网络:引入正反馈,满足自激震荡相位平衡条件,有时也是选频网络。
3)选频网络:确定电路的震荡频率。
4)稳幅电路:使震荡电路的输出波形稳定且不失真,常采用非线性元件引入交流负反馈稳定放大倍数,维持|AF|=1的等幅震荡条件。 4、正弦波振荡电路的分类
根据使用的选频网络不同,正弦波振荡电路有如下分类: ⑴ RC振荡电路 ⑵ LC振荡电路
⑶ 石英晶体振荡电路
5、判断电路能否产生正弦波振荡的步骤
⑴观察电路是否包括了放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路--正弦波振荡电路的组成要求。
⑵分析放大电路能否正常工作(合适的静态工作点、交流信号的输入、放大)。
⑶瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件
⑷判断电路是否满足正弦波振荡的幅值平衡条件 ⑸估算振荡频率fo
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三、 RC正弦波振荡电路
1、概念:
采用RC选频网络构成的的正弦波振荡电路,选频网络有时也兼作反馈网络。 2、分类
⑴RC桥式正弦波振荡电路 ⑵RC移相式正弦波振荡电路 3、RC桥式正弦波产生电路 ⑴电路组成:
①同相放大电路: Av=1+Rf/R1 ,相角为0度
②RC串并联网络: 当频率为 ωo=1/(RC),相角为0度,F=1/3(P199) ⑵电路分析:
①振荡条件和起振条件: 从相位上,构成正反馈电路。
从振幅上,由于RC串并联网络在ωo=1/(RC)时,F=1/3,若Rf/R1 >2,则|AF|>1,震荡电路起振。
②振荡频率fo=1/(2πRC)
③稳幅措施:随着振荡的建立来改变同相放大电路的增益。 方法:使用负温度系数的热敏电阻。
起振初始Uo=0,If=0, 负温度系数的热敏电阻 Rf很大,Av=1+Rf/R2很高,同相输入端U+很小,Uo也会很大,反馈到输入端,使U+↑,Uo进一步↑,If↑,Rf↓,Av↓(>3),Uo↑,反馈到输入端,又使U+↑,反复进行后,最后Av=3,|AF|=1,即从幅值起振条件过渡至幅值平衡条件,电路振荡幅度逐渐趋于稳定。
⑶本电路用于产生低频振荡(1HZ--1MHZ)。 2、RC移相式正弦波振荡电路
四、 LC正弦波振荡电路
1、概念
采用LC并联谐振回路作为选频网络的正弦波振荡电路,选频网络有时也兼作反馈网络。选频性能取决于品质因数Q,Q越大,选频性能越好。谐振频率由LC并联谐振回路决定。 2、分类
⑴变压器反馈式正弦波振荡电路 ⑵三点式LC正弦波振荡电路
3、变压器反馈式正弦波振荡电路(P203) ⑴电路组成:(P203)
⑵电路分析:用变压器组成谐振回路和正反馈网络。分析时,应注意变压器各绕组间的相位关系,即绕组同名端的位置。可用瞬时极性法来判断电路的相位关系。
⑶用三极管做稳幅元件。
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⑷振荡频率fo=1/(2πLC) 4、三点式正弦波振荡电路 (P203)
⑴特点:LC并联谐振回路的三个端子分别与放大器的三个端子相连。 ⑵分类:电容三点式、电感三点式 ⑶相位条件的判别方法:瞬时极性法 四、石英晶体振荡电路
石英晶体振荡电路采用石英晶体组成正弦波振荡电路,振荡频率决定于石英晶体的固有频率,可产生频率稳定的正弦波输出信号。
石英晶体振荡电路包括两类:并联型晶体振荡器、串联型晶体振荡。
五、非正弦信号产生电路
1、电压比较器--集成运放的非线性应用 ⑴概念:对两个输入电压比较,输出高低电平的电路。可把各种周期性信号转换成方波。是组成非正弦信号产生电路的基本单元电路。
⑵单门限电压比较器
①电路图(反相型电压比较器) ②门限电平VREF ③传输特性
ui>VREF时,uo=-UOH(max) ui ⑶迟滞比较器 ①电路图(反相型迟滞比较器) ②门限电平 回差电压ΔU=UT+-UT- ③传输特性 2、非正弦信号产生电路:用于产生方波、矩形波、三角波、锯齿波等。 ⑴电路组成:比较器、反馈网络、积分环节。 ⑵性能指标:输出幅值 六、题型 1、判断电路能否产生正弦波振荡(RC、LC振荡电路) 2、RC桥式正弦波振荡电路的起振条件和振荡频率计算。 3、各种电压比较器的传输特性及阈值电压的计算。 43 例1.P224 7.1 例2.P224 7.6 例3.P224 7.7 例4.如图所示电路为一个正弦波振荡电路,问 (1)为保证电路正常的工作,节点K J L M应该如何连接? (2)R2应该选多大才能振荡? (3)振荡的频率是多少? (4)R2使用热敏电阻时,应该具有何种温度系数? 解:(1)运放A应构成放大电路,RC串并联环节构成正反馈。 所以 L-J M-K (2)起振幅值条件是│AF│>1, Av=1+R2/R1,│Fv│=1/3 所以│Av│>3,R2=40KΩ (3)振荡频率fo=1/(2πRC) (4)为了保证振荡频率的幅值条件,由│AF│>1过渡到│AF│=1。 即:│Av│>3过渡到│Av│=3 ,所以R2应该具有负温度系数。 例5.用相位平衡条件判断图示电路能否产生正弦波振荡,并简述理由。 解:A为反相比例运算电路,φA=-π;F由三级基本RC移相器构成,每一级移项0~-π/2,三级移项0~-3/2π,存在某一频率fo,使得φF=-π,故满足相位平衡条件,可产生正弦波振荡。 例6. P225 7.10 例7. P225 7.12 例8. 电路如图所示,运放A1,A2构成何种电路,根据给定VI波形,画出Vo1,Vo2的输出波形. 44 解:A1构成过零比较器 VI ≥0, Vo1=―6V VI < 0, Vo1 =+6V A2通过正反馈构成迟滞比较器,阈值电压Vp=2/(8+2)( ±10)=±2V 若输入正弦信号,波形如图(b)所示。 单 元 检 测(九) 1.判断下列的说法是否正确 (1)只要满足正弦波振荡的相位平衡条件,电路就一定振荡。(×) (2)对于正弦波振荡电路而言,只要不满足相位平衡条件,即使放大电路的放大倍数很大也不可能产生正弦波振荡。(√) 2.用相位平衡条件判断下图所示的电路能否产生正弦波振荡,并简述理由. 3. 电路如左下图,判断它们能否振荡,若不能试修改电路,最后写出振荡电路的振荡频率。 题3图 题4图 4. 电路如图,A1、A2为理想运放,最大输出电压Vom=±12V ,C=1uF (1)说明电路由哪两部分单元组成? (2)设电路初始电压为0,t=0时,Vo=-12V,当加入VI=1V的阶跃信号后,需多长时间Vo跳变到+12V。 (3)画出Vo1与Vo2波形。 5.电路如图所示,A1、A2为理想运放,其最大输出电压幅度为Vom (1)指出A1、A2各组成什么电路,并说明 45