模电第8章波形的发生和信号的转换自动化

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1、第8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8.5Multisim应用举例8.1正弦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称为正弦振荡电路。8.1.1概述一、产生正弦波振荡的条件一是电路必须引入正反馈，使反馈信号能取代输入信号；二是要有外加选频网络，用以确定振荡频率。+表示正反馈表示正反馈由于电扰动（如合闸通电），电路产生一个幅值很小的输出量，它含有丰富的频率。只含f0的信号在正反馈过程中，Xo越来越大。由

2、于晶体管的非线性特性，当Xo的幅值增大到一定程度时，放大倍数的数值将减小。当Xo增大到一定数值时，电路达到动态平衡。这时，Xo通过反馈网络产生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。正弦振荡的平衡条件为（n为正整数）振幅条件相位条件电路的起振条件为电路把除频率f=f0以外的输出量均逐渐衰减为零，因此输出量为f=f0的正弦波。二、正弦波振荡电路的组成及分类1、正弦波振荡电路的组成：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。（1）放大电路确定电路的振荡频率，使电路产生单一

3、频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。（2）选频网络（3）正反馈网络非线性环节，使输出信号幅值稳定。（4）稳幅环节2、正弦波振荡电路的分类按选频网络所用元件：分为RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路的振荡频率较低，一般在1MHz以下；LC正弦波振荡电路的振荡频率多在1MHz以上；石英晶体正弦波振荡电路也可等效为LC正弦波振荡电路，其特点是振荡频率非常稳定。三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法（1）观察电路是否包含了放大电路、选频

4、网络、正反馈网络和稳幅环节四个组成部分。（2）判断放大电路是否能够正常工作，即是否有合适的静态工作点且动态信号是否能够输入、输出和放大。（3）电路是否引入正反馈。具体的做法是：断开反馈，在断开处给放大电路加ui，采用瞬时极性法判断。反馈为并联反馈。（4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件。具体做法是：分别求解电路的A和F，然后判断AF是否大于1。8.1.2RC正弦振荡电路一、RC串并联选频网络RC串并联选频网络频率很低f→0，Uf→0。频率很高f→∞，Uf→0。令ω0=1/RC，则f0=1/2πRC，当f=f0时，f0f

5、f+90°-90°二、RC桥式正弦波振荡电路当f=f0时，上式表明，只要为RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数等于3的放大电路就可以构成正弦波振荡电路。放大电路考虑到起振条件，所选放大电路的电压放大倍数应略大于3。为减小放大电路对选频特性的影响，应选用输入电阻大、输出电阻小的放大电路。通常选用电压串联负反馈放大电路。一般在电路中加入非线性环节来稳定输出电压的幅值。例如，R1选用正温度系数的热敏电阻；或Rf选用负温度系数的热敏电阻；8.1.3LC正弦波振荡电路一、LC谐振回路的频率特性频率较低时，感纳较大，电路呈感性；频率

6、较高时，容纳较大，电路呈容性；f=f0时，电路呈电阻性，且阻抗为无穷大，称为谐振。称为品质因数。当Q＞＞1时，当Q＞＞1时，若谐振时网络的输入电流为I0，则IL=IC=QI0。f0fQ值越大，曲线越尖锐，选频特性越好。二、变压器反馈式振荡电路1、工作原理-++判断电路能否产生正弦波振荡：（1）电路的组成放大电路并且能正常工作；选频网络；正反馈网络；稳幅环节。+-+（2）电路满足相位条件。（3）只要合理选择变压器原、副边线圈的匝数比以及其它电路参数，电路很容易满足幅值条件。2、振荡频率及起振条件L1Rb2ibi1uiRb1R

7、N1N2L2Rii2L1为考虑到N2回路参数折合到原边的等效电感，L2为副边电感；Ri为放大电路的输入电阻：BAi1BA（M为两线圈间的互感）当Q＞＞1时，若谐振时网络的输入电流为I0，则IL=IC=QI0。若谐振时，通常，Ri＞＞ω0L2，电路的起振条件：三、电感反馈式振荡电路1、电路组成及工作原理判断电路能否产生正弦波振荡：（1）电路的组成放大电路并且能正常工作；选频网络；正反馈网络；稳幅环节。+-+（2）电路满足相位条件。（3）只要电路参数选择得当，电路就可满足幅值条件，从而产生正弦波振荡。原边线圈的三个端分别接在晶

8、体管的三个极，所以称电感反馈式振荡电路为电感三点式电路。2、振荡频率和起振条件Rb2ibuiRb1BA四、电容反馈式振荡电路1、电路组成及工作原理判断电路能否产生正弦波振荡：（1）电路的组成放大电路并且能正常工作；选频网络；正反馈网络；稳幅环节。+-+（2）电路满足相位条件。（3）只要电路参数选择得当，