波形的发生和信号的转换(I)

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1、本章讨论的问题●　在模拟电子电路中需要哪些波形的信号作为测试信号和控制信号？●　什么是自激振荡？波形发生电路中必须在输入信号作用下才产生振荡吗？波形发生电路中必须有放大电路吗？●　正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡有区别吗？为什么正弦波振荡电路中必须有选频网络？选频网络可由哪些元件组成？●　产生正弦波振荡电路的条件是什么？怎样组成正弦波振荡电路，它必须包含哪些部分？如何判断电路是否是正弦波振荡电路？第八章波形的发生和信号的转换●　为什么说矩形波发生电路是产生其它非正弦波信号的基础？为什么非正弦波发

2、生电路中几乎都含有电压比较器？●　电压比较器与放大电路有什么区别？集成运放在电压比较器电路和运算电路中的工作状态一样吗？为什么？如何判断电路中集成运放的工作状态？●　如何组成矩形波、三角波和锯齿波发生电路？●　为什么需要将输入信号进行转换？有哪些基本的转换？●　什么是锁相环？什么是调制和解调？利用锁相环可以实现调制或解调吗？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8.1正弦波振荡电路8.1.1概述一、产生正弦

3、波振荡的条件同相比例运算电路的比例系数电路品质因数中心频率通带放大倍数截止频率A－＋CR1=RRfUi(s)Uo(s)CR4R2=2RR3=R在正弦波振荡电路中，一要反馈信号取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加的选频网络，用以确定振荡频率。ff0Q大Q小+++Xo↑→Xf↑(X’i↑)→Xo↑↑（n为整数）正弦波振荡的平衡条件为写成模和相角的形式为起振条件电路把除f=f0以外的输出量均衰减为零，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正弦波振荡电路由四部分组成：（1）放大电路：保证电路能够有从起

4、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。（2）选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。（3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。（4）稳幅环节：即非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。分类：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。三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤（1）观察电路是否包含了放大电路、选频网络、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正常工作，即是否有合适的静态工作点且动态信

5、号是否能够输入、输出和放大。+-（3）利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件。+-+具体方法是：分别求解电路的A和F，然后判断是否大于1。只有在电路满足相位条件的情况下，判断是否满足幅值条件才有意义。（4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件，即是否满足起振条件。8.1.2RC正弦波振荡电路一、RC串并联选频网络RRCC++--RC++--RC++--00整理可得令代入上式，得幅频特性相频特性RRCC++--+900fF-90000f0ff0RRCCA－＋RfR1RRCCRfR1+-二、RC桥式正弦波振荡电路放大

6、电路+-+C1C2C3C4RWRRWRC1C2C3C4-+-三、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路[例8.1.1]在图中所示的电路中，已知电容的取值分别为0.01F、0.1F、1F、10F，电阻R=50，电位器RW=10k。试问：f0的调节范围？用双层波段开关接不同的电容，作为振荡频率f0的粗调；用同轴电位器实现f0的微调。振荡频率的可调范围能够从几赫兹到几百千赫。解：f0的调节范围约为1.59Hz～318kHz。8.1.3LC正弦波振荡电路一、LC谐振回路的频率特性CLCLR令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式

7、中Q为品质因数当Q>>1时，谐振频率选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。8.1.3LC正弦波振荡电路一、LC谐振回路的频率特性CLCLR当Q>>1时，

8、Z0

9、≈Q2R当f=f0时，电抗当网络的输入电流为I0时，电容和电感的电流约为QI0。由上式可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式ff0Q值大Q值小+900f-90000f0Q值大Q值小CLRb1Rb2+-ReCe+VCCTCbCRb2Rb1+-ReCe+VCCTC1+-RLN2N1-+二、变压器反馈

10、式振荡电路1.工作原理CRb2Rb1ReCe+VCCTC1RLN2N1-++P+-ui+-Rb2Rb1TRLN2CN1N3Rb2Rb1RiCN1N2rbeRL1L2+-ABCR’L’1AB在变压器原边在副边，电流整理可得其中2.振荡频率及起振条件CRb2Rb1ReCe+VCC