第八章波形的发生和信号的转 换 ■教学时数:10学时 ■重点与难点:正弦波振荡发生的两个条件。 2、文氏桥(RC串并联)正弦波发生电路 3、LC正弦波发生电路及石英晶体正弦波发生电路 4、电压比较器的电路组成与工作原理
1 第八章 波形的发生和信号的转 换 ◼教学时数：10学时 重点与难点：正弦波振荡发生的两个条件。 2、文氏桥（RC串并联）正弦波发生电路 3、LC正弦波发生电路及石英晶体正弦波发生电路 4、电压比较器的电路组成与工作原理
第八章波形的发生和信号的转换 8.1正弦波振荡电路 82电压比较器 83非正弦波发生电路 84利用集成运放实现的信号转换电路 85锁相环及其在电路中的运用
第八章 波形的发生和信号的转换 8.1 正弦波振荡电路 8.2 电压比较器 8.3 非正弦波发生电路 8.4 利用集成运放实现的信号转换电路 8.5 锁相环及其在电路中的运用
81正弦波振荡电路 8.1.1概述 、产生正弦浪振荡的条件 放大电路LU。=0 U= FUo 反馈网络 F 图8.1.2正弦波振荡电路的方框图 如果反馈电压ur与原输入信号u1完全相等,则即使 无外输入信号,放大电路输出端也有一个正弦波信号 自激振荡。(电路要引入正反馈)
3 8.1 正弦波振荡电路 8.1.1概述 Ui ~ 放大电路 A Uo AUi = 反馈网络 F U 2U sint i = i Uf FUO = 如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使 无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号— —自激振荡。(电路要引入正反馈) 图 8.1.2 正弦波振荡电路的方框图 一、产生正弦波振荡的条件
由此知放大电路产生自激振荡的条件是: FAU:=U 所以产生正弦波振荡的条件是:AF=1 幅度平衡条件 arg AF=A+PF=t2nI n=0,1, 2, 相位平衡条件 电路起振的条件:AF>1
4 由此知放大电路产生自激振荡的条件是： Uf Ui = 即： Uf FUo FAUi Ui = = = 所以产生正弦波振荡的条件是： AF = 1 AF = 1 ——幅度平衡条件 arg AF = A + F = 2nπ ——相位平衡条件 n = 0,1,2, 电路起振的条件： A F 1
、正弦浪振荡电路的组成及分类 组成:放大电路:集成运放 选频网络:确定电路的振荡频率 反馈网络:引入正反馈 稳幅环节:非线性环节,使输出信号幅值稳定 分类:RC正弦波振荡电路,频率较低,在1MH以下。 LC正弦波振荡电路,频率较高,在1MHz以上。 石英晶体振荡电路,频率较高,振荡频率非常稳定
5 二、正弦波振荡电路的组成及分类 组成： 放大电路：集成运放 选频网络：确定电路的振荡频率 反馈网络：引入正反馈 稳幅环节：非线性环节，使输出信号幅值稳定 分类： RC正弦波振荡电路，频率较低，在1MHz以下。 LC正弦波振荡电路，频率较高，在1MHz以上。 石英晶体振荡电路，频率较高，振荡频率非常稳定
三、判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤 1.检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分; 2.检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作; 3分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件 判断相位平衡条件的方法是: A 瞬时极性法。 F 4.判断是否满足振幅平衡条件。 图8.1.3利用瞬时极性法 5估算振荡频率和起振条件 判断相位条件
6 三、判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤 1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件 判断相位平衡条件的方法是： 瞬时极性法。 5.估算振荡频率和起振条件 4.判断是否满足振幅平衡条件
8.1.2RC正弦波振荡电路 RC串并联网络振荡电路也称RC桥式正弦波振荡电路 或称文氏振荡电路(Wien) 电路组成 RI 放大电路 集成运放A; 选频与正反馈网络———R、C串并联电路; 稳幅环节——R与R组成的负反馈电路
7 8.1.2 RC 正弦波振荡电路 RC串并联网络振荡电路也称RC桥式正弦波振荡电路 或称文氏振荡电路(Wien) 电路组成： 放大电路 —— 集成运放A ； 选频与正反馈网络—— R、C 串并联电路； 稳幅环节 —— RF 与 R 组成的负反馈电路
RC串并联选频网络 R 1+jOR,C2 R 十 R1+ 十 jaC1 1+jR,C G R C C2R2 Ur 1+1+22)+j(aRC R oR,C 图8.1.4 取R1=R2=R,C1=C2=C,令0=1则 RC 3+j
8 图 8.1.4 一、RC 串并联选频网络 Z1 Z2 ) 1 (1 ) 1 1 1 1 2 1 1 2 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 2 2 R C R C C C R R C R C R R C R U U F + + + − = + + + + = + = = j( j 1 j j f 取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令 RC 1 0 = 则： 3 j( ) 1 0 0 + − F =
得RC串并联电路的幅F 频特性为: 1/3 F= 32+( 相频特性为: 0 +90° F=-arcts 3 0 当0=00=RC 时,f 最大,qn=0。 3 图8.1.5
9 得 RC 串并联电路的幅 频特性为： 0 2 0 2 3 ( ) 1 + − F = 3 arctg 0 0 F − = − 相频特性为： 当 时， RC 1 = 0 = 3 1 F = 最大，F = 0。 0 0 F 0 F 0 1/3 +90º -90º 图 8..1.5
振荡频率与起振条件 1.振荡频率0= ZRC 2.起振条件 ∫后时,F 由振荡条件知:AF|>1 3 所以起振条件为: >3 同相比例运放的电压放大倍数为A=1+kn R 即要求: Rr>2R 10
10 二、振荡频率与起振条件 1. 振荡频率 RC f = 2 1 0 2. 起振条件 AF 1 f = f 0 时， 3 1 F = 由振荡条件知： 所以起振条件为： A 3 同相比例运放的电压放大倍数为 即要求： R R Au = + F f 1 R 2R F