模电第八章波形的发生和信号的转换

《模电第八章波形的发生和信号的转换》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、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锁相环及其在信号转换电路中的应用主要内容介绍在模拟电子电路中，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）作为测试信号和控制信号。为了使所采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机，常常需要进行信号的转换（U－I、I－U、U－f等）。本章将讲述有关波形发生与信号转换电路的相关知识。①正弦波振荡产生的条件、正弦波振荡电路的组成及分析方法；②三种类型的正弦波振荡电路：RC、LC和石英晶体振荡电路；③电压

2、比较器及其与放大电路的区别；④矩形波、三角波和锯齿波发生电路；⑤信号转换电路及锁相环。一.正弦波振荡的条件和电路的组成8.1正弦波振荡电路正弦波振荡电路：无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号的电路。1.正弦波振荡的条件（2）在正弦波振荡电路中，电路本身引入正反馈，有选频网络对输出频率进行选择，且有稳幅措施，因此输出幅度和振荡频率可控。与负反馈放大电路自激振荡的区别：（1）在负反馈放大电路中，电路引入负反馈（中频段），而在高频段或低频段由于附加相移而产生自激振荡，但其输出幅度和频率均不可控，因此不能作为正弦波信号源。振荡条件：幅值平衡条件相位平衡条

3、件振荡产生条件动画演示正弦波振荡电路方框图满足幅值和相位平衡条件电路是否就能自行产生振荡呢？问题2.正弦波振荡电路的起振与稳幅（1）他激振荡结论：满足幅值和相位平衡条件电路不能自行产生振荡，只能维持振荡。不加输入信号，如何产生输出？（2）起振条件为了在通电后输出信号有一个从小到大的过程，起振条件为：在电扰动作用下，选频网络对特定频率f0信号选频并形成正反馈：稳幅措施：一般利用器件的非线性进行幅度的稳定。稳幅思想：输出幅度的稳定问题？AF<1AF>1AF=1仿真演示Xi(Xf)起振过程：3.正弦波振荡电路的组成及分类组成：1）放大电路：放大作用2）正

4、反馈网络：满足相位条件3）选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡4）非线性环节（稳幅环节）：稳幅常合二而一分类：1）RC正弦波振荡电路：几百kHz以下2）LC正弦波振荡电路：几百kHz～几百MHz3）石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定4.正弦波振荡电路的分析方法是否存在主要组成部分（放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅环节）；放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否可能正常传递；是否满足相位条件，即是否存在f0（用瞬时极性法）；是否满足幅值条件，即是否可能起振。二.RC正弦波振荡电路1.RC串并联选频网络低频段：高频段：分析计算2.

5、RC桥式正弦波振荡电路将前面的RC串并联网络作为选频网络和反馈网络，结合放大电路可以构成正弦波振荡电路：放大电路输入与输出同相，且放大倍数的数值等于3（考虑到起振略大于3）。考虑采用集成运放的同相比例运算电路。电路特点：同相比例运算电路的负反馈网络的R1和Rf以及正反馈网络串联的R、C和并联的R、C构成一个电桥，故称为RC桥式正弦波振荡电路。根据起振条件和幅值平衡条件：参数计算：振荡频率：R1采用正温度系数的热敏电阻或Rf采用负温度系数的热敏电阻。稳幅措施：仿真演示3.振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路振荡频率：调节选频网络中R、C的值，可以进行

6、频率的调节。双层波段开关接不同电容，作为振荡频率的粗调；同轴电位器实现频率的微调。4.RC移相式振荡电路RC移相电路（1）RC超前移相电路（2）RC滞后移相电路φA+90°+180°+270°0°φA-90°-180°-270°0°RC移相式振荡电路在f0处满足相位条件：三.LC正弦波振荡电路1.LC谐振回路的频率特性当信号频率较低时，电容的容抗很大，网络呈感性；当信号频率较高时，电感的感抗很大，网络呈容性；只有当信号频率f＝f0时，网络呈纯阻性，且阻抗无穷大，产生谐振。实际LC并联网络总存在损耗，将各种损耗等效为电阻R，则考虑损耗时的网络如图所示

7、：分析计算：令虚部为零，可得谐振角频率：选频网络的损耗越小；谐振频率相同时，电容的容量越小，电感的数值越大，品质因数越大，选频特性越好。Z是频率的函数，其频率特性如图所示：Q值越大，选择性越好LC谐振回路选频放大电路当f＝f0时，电压放大倍数的数值最大且附加相移为0。对于其它频率的信号，放大倍数不仅数值小，且有附加相移。若在电路中引入正反馈，并用反馈电压取代输入电压，则电路构成正弦波振荡电路。LC正弦波振荡电路的类型类型：变压器反馈式、电感反馈式、电容反馈式；说明：振荡频率较高，放大电路采用分立元件电路，可以是共射和共基电路。2.变压器反馈式振荡电

8、路电路组成：放大电路：共射放大电路选频网络：LC谐振回路正反馈网络：变压器稳幅环节：器件非线性电路分析：电路为典型的分压式