模拟电路分析：9.第10章-周期信号发生器电路.ppt

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,10,章 周期信号发生器电路,10.1,正弦波振荡电路,10.2,非正弦信号产生电路,二、,RC,振荡器,一、反馈振荡器的基本原理,10.1,正弦波振荡电路,反馈振荡器的构成,组成,显然,正反馈,使净输入信号加强，,反馈振荡器方框图,控制能量转换的有源器件；,具有正反馈作用的选频器件；,稳定振荡幅度的限幅电路。,反馈放大器的增益为,其中：,A,是基本放大器的电压增益；,B,是反馈网络的反馈系数。,将上式分解为幅值条件和相位条件：,表明正反馈。,反馈振荡器方框图,-,振荡的平衡条件,若,AB=1,，,1-AB=0,，,A,f,;,此时反馈放大器成为振荡器。,幅值平衡条件：,相位平衡条件：,3.,振荡器的起振过程和起振条件,起振条件：,分解后得：,表明是正反聩,幅值条件：,相位条件：,问题：,起振之初是增幅振荡，那么这种增幅是否会一直“增”下去？,分析：,不会。这主要是由于管子非线性和限幅作用，使,A,随,U,i,增长而下降，直到,|AB|=1,，进入等幅状态为止。,4,.,振荡器的平衡过程和稳定条件,当下降到,AB=1,（平衡状态）时，振荡器满足,U,i,=U,f,，,保持,等幅振荡。,振荡平衡的幅值条件和相位条件为：,幅值平衡条件：,相位平衡条件：,起振条件,振幅条件,相位条件,平衡条件,振幅条件,相位条件,|AB|=1,A,+,B,=2n(n=0,1,2,),|AB|1,A,+,B,=2n(n=0,1,2,),起振 、平衡、稳定三个条件缺一不可。,小结：,振荡器的振荡频率范围,二、,RC,振荡器,当,f,要求很低（几十,KHz,以下）时，,L,、,C,要求很大，体积必然很大，成本也昂贵，因此常采用,RC,振荡器来产生低频信号。它是以,RC,构成选频回路，其,0,=1/RC,。,1.,桥式,RC,振荡器,（文氏振荡器）,由,RC,选频回路和放大器构成。首先讨论,RC,选频回路的传输特性。,RC,选频回路如右图,.,u,o,u,f,C,C,R,R,Z,2,RC,振荡器分两类,：移相式，桥式,(,最为常用,),。,桥式,RC,振荡器,Z,1,它具有选频作用,:,当,=,0,=,时，,|B|=1/3,最大，,B,=0,/2,-/2,B,0,|B|,0,1/3,u,o,u,f,C,C,R,R,振荡器组成：,将,RC,选频回路与放大器相连接，就构成,RC,桥式振荡器。,1,）,RC,回路构成具有正反馈的选频回路。,2,）,R,1,、,R,2,构成具有负反馈的支路。,其中：,R,1,为具有负温度系数的,热敏电阻。,反馈系数,当起振时，应满足,|AB|1,RC,桥式振荡器,增益,u,f,u,o,u,di,环路增益,+,R,1,R,C,R,C,R,2,起振后，输出的振荡信号频率,f,=,（,1,）降低增益，以达到振幅平衡条件，要满足,A=3,，必须加负反馈。,（,2,）自动稳幅，主要通过,R,1,（具有负温度系数的热敏电阻）来完成。,这里加负反馈支路的作用有二：,稳幅过程如下：,起振后,R,1,的电流不断,R,1,A A=3,时,|AB|=1,（稳定平衡条件）,RC,桥式振荡器,+,R,1,R,C,R,C,R,2,仿真实例：,+,R,2,R,v,o,C,R,R,1,C,1,、幅度放大设置：,R,1,=10k,，,R,2,=30k,2,、选频网络设置：,设正弦波频率为,160Hz,，根据,f,0,=1/2,p,RC,，,则选,C,=0.1uF,，,R,=10k,在电路最初工作时，为了保证电路起振通常会设置振幅放大倍数略大于,3,。,对稳定输出信号幅度的改善措施：,+,R,2,R,v,o,C,R,R,1,C,在电路最初工作时，为了保证电路起振通常会设置振幅放大倍数略大于,3,，但电路起振后，为使幅度稳定，在负反馈回路可采用非线性元件自动调整反馈的强弱以维持输出电压恒定。,R,1,=10k,，,R,3,=20k,，,R,2,=50k,+,R,3,R,v,o,C,R,R,1,C,R,2,10.2,非正弦周期信号产生电路,一、矩形波发生电路,二、三角波发生电路,三、脉冲和锯齿波发生电路,1.,基本组成部分,1),开关电路,：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。,2),反馈网络,：自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。,3),延迟环节,：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。,利用,RC,电路实现。,一、矩形波发生电路,输出特点：,输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。,2.,电路组成,正向充电：,u,O,（,+,U,Z,）,R,C,地,反向充电：,地,C,R,u,O,（,U,Z,）,RC,回路,滞回比较器,一、矩形波发生电路（续）,通过对电容,C,的正、反向充电改变,U-,的值，使之与,U+,相比较后形成输出的翻转。,U,T,U-,3.,工作原理,分析方法：,（,1,）初始态：,设合闸通电时电容上电压为,0,，,u,O,上升，则产生正反馈过程：,u,O,u,p,u,O,，,直至,u,O,U,Z,，,u,P,+,U,T,，,第一暂态。,一、矩形波发生电路（续）,u,p,一、矩形波发生电路（续）,3.,工作原理（续）,原理：,电容正向充电，,t,u,N,，,t,，,u,N,U,Z,；,但当,u,N,+,U,T,时，再增大,u,N,，,u,O,从+,U,Z,跃变为,-,U,Z,，,u,P,-,U,T,，,电路进入第二暂态,。,原理：,电容反向充电，,t,u,N,，,t,，,u,N,-,U,Z,；,但当,u,N,-,U,T,时，再减小,u,N,，,u,O,从-,U,Z,跃变为+,U,Z,，,u,P,+,U,T,，,电路返回第一暂态。,（,2,）,第一暂态,：,u,O,U,Z,，,u,P,+,U,T,。,（,3,）,第,二,暂态,：,u,O,-,U,Z,，,u,P,-,U,T,。,u,P,u,N,4.,波形分析,一、矩形波发生电路（续）,U,T,推导过程,（了解）：,利用一阶,RC,电路的三要素法列出方程如下：,T,1,推导过程（续）：,T,2,U,T,5.,占空比可调电路,正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。,一、矩形波发生电路（续）,T,1,T,2,T,1,占空比可调电路分析过程：,D1,导通,D2,导通,调节,R,W,可调节方波的占空比，但信号的周期始终没变。,1.,电路组成,用积分运算电路可将方波变为三角波。,两个,RC,环节,实际电路将两个,RC,环节合二而一,集成运放应用电路的分析方法：,化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算。,二、三角波发生电路,u,C,滞回比较器,积分运算电路,求滞回比较器的电压传输特性：三要素,u,OH,、,u,OL,，,U,T,。,二、三角波发生电路,(,续）,2.,工作原理,u,p1,三角波发生电路的振荡原理,初始态：,合闸通电，通常,C,上电压为,0,。设,u,O1,u,P1,u,O1,，直至,u,O1,U,Z,（第一暂态）；,第一暂态：,积分电路对,C,积分，,t,u,O,，一旦,u,O,过,-,U,T,，,u,O1,从,+,U,Z,跃变为,-,U,Z,（第二暂态）,。,第二暂态：,积分电路对,C,积分，,t,u,O,，一旦,u,O,过,+,U,T,，,u,O1,从,-,U,Z,跃变为,+,U,Z,，返回第一暂态。,重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。,u,p1,(,u,p1,u,n1,),3.,波形分析,振荡中间过程,二、三角波发生电路,(,续）,三、锯齿波发生电路,重点与难点,1,、信号发生器电路的振荡和平衡条件；,2,、掌握,RC,桥式正弦波发生电路的工作原理和参数的选取；,3,、掌握方波和三角波发生器的工作原理。,第,10,章 结束,