电子技术基础7.1(信号的产生与变换电路)
脉冲信号的产生与转换
数字电子技术基础第一节预备知识RC电路在脉冲+V +充电放电+V DD+V充电+V第二节单稳态触发器（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。
（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
112. 加负触发脉冲电路翻转为暂稳态 当t =t 1时，u I 产生负跳变，使u 01由低电平跳变为高电平， 由于电容两端电压u C 不能突变，因而使u R 产生同样的正跳变，G 2的输出u 02从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈过程： 1 0 ► 0 ► 1 正反馈过程： u I ↓→u 01↑→u R ↑→u 02↓ ┗ ━ ━ ━ ━┛ 结果使得电路迅速进入G1门关闭、G2门打开的暂稳状态。
暂稳状态3. 电路自动返回稳态 电路在暂稳态期间，u 01为高电平，经R 到地不断对电容充电，使u C 按指数规律上升，u R 按指数规律下降，当u R 下降到G 2门的阈值电压时，电路将产生下列的正反馈过程： 1 1 ► 0正反馈过程：C 充电→u C ↑→u R ↓→u 02↑→u 01↓ ┗━━━━━┛ 结果使得电路自动返回到G 1打开、G 2关闭的稳态。
暂稳态的持续时间，即输出脉冲宽度t w 与充电时间常数RC 的大小有关，RC 越大，t W 越宽。
脉冲宽度：t W ≈0.7RC1 1t re =(3～5)RC fmax =1/（t w+t re）三、单稳态触发器的应用单稳态触发器在数字电路中一般用于整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）、定时（产生一定宽度的矩形波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。
数字电子技术基础习题第三节多谐振荡器1. 第一暂稳态及其自动翻转的过程 假定在接通电源的瞬间，电路最初处于G 1关闭、G 2打开状态（设这时为电路的第一暂稳态），即u 01=1，u 02=0。
电子技术基础(精选)
电子技术基础(精选)电子技术基础是研究电子设备和电子系统的基本原理、设计方法和应用技术的学科。
它是现代电子工程的基础，涵盖了电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、信号处理、电磁场与微波技术等多个方面。
在电路理论方面，我们学习基本的电路元件如电阻、电容、电感等，以及它们在电路中的作用。
我们研究电路的稳定性、传输特性、频率响应等，并学习如何分析和设计各种电路。
模拟电子技术是研究模拟信号的放大、滤波、调制、解调等处理方法。
我们学习各种放大器、滤波器、振荡器等模拟电路的设计和调试，以及它们在通信、音频、视频等领域的应用。
数字电子技术是研究数字信号的传输、处理和存储。
我们学习数字逻辑电路、数字系统设计、数字信号处理等知识，并了解它们在计算机、通信、控制等领域的应用。
信号处理是研究信号的采集、变换、滤波、检测等处理方法。
我们学习各种信号处理算法和工具，如傅里叶变换、滤波器设计、信号检测等，并了解它们在通信、图像处理、语音识别等领域的应用。
电磁场与微波技术是研究电磁波的传播、辐射、散射等特性。
我们学习电磁场的基本理论、微波器件的设计和应用，以及它们在无线通信、雷达、遥感等领域的应用。
电子技术基础的学习不仅需要理论知识，还需要实践能力的培养。
通过实验、课程设计和项目实践，我们可以将理论知识应用到实际中，培养解决实际问题的能力。
电子技术基础是电子工程的基础学科，它为后续的电子工程学习和研究提供了必要的知识和技能。
通过学习电子技术基础，我们可以深入了解电子设备和电子系统的工作原理，掌握设计和调试各种电子电路的方法，并为将来的电子工程领域的工作打下坚实的基础。
电子技术基础（精选）电子技术基础是研究电子设备和电子系统的基本原理、设计方法和应用技术的学科。
它是现代电子工程的基础，涵盖了电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、信号处理、电磁场与微波技术等多个方面。
在电路理论方面，我们学习基本的电路元件如电阻、电容、电感等，以及它们在电路中的作用。
信号的产生和波形变换
用集成时基电路555构成的矩形波发生器 构成的矩形波发生器 用集成时基电路
一,555时基电路的组成 时基电路的组成
a)引脚图 引脚图
b)内部组成 内部组成
现代电子技术基础
三,555时基电路的应用 555时基电路的应用
1,NE 555构成的矩形波振荡器 , 构成的矩形波振荡器 a)电路 电路 b)波形图 )
相位平衡条件: 相位平衡条件:
a + f = 2nπ (n = 0,1,2,
现代电子技术基础
2.振荡电路的组成 2.振荡电路的组成
它具有放大信号的作用, (1)放大电路 它具有放大信号的作用,并将电源的直流电能转换 )放大电路:它具有放大信号的作用 成振荡信号的交流能量. 成振荡信号的交流能量. 它形成正反馈, (2)反馈网络 它形成正反馈,满足振荡器的相位平衡条件. )反馈网络:它形成正反馈 满足振荡器的相位平衡条件. 在正弦波振荡电路中, (3)选频网络 在正弦波振荡电路中,它的作用是选择某一频率 0 , )选频网络:在正弦波振荡电路中 它的作用是选择某一频率f 使之满足振荡条件,形成单一频率的振荡. 使之满足振荡条件,形成单一频率的振荡. (4)稳幅电路 用于稳定振荡器输出信号的振幅,改善波形. 用于稳定振荡器输出信号的振幅, )稳幅电路:用于稳定振荡器输出信号的振幅 改善波形.
返回本章目录
�
现代电子技术基础
4,正弦波振荡电路的分类
根据选频网络组成的元器件不同 振荡器分为: RC振荡器 LC振荡器 石英晶体振荡器
现代电子技术基础
RC正弦波振荡电路 文氏电桥) 5, RC正弦波振荡电路 (文氏电桥) A,电路组成
B,振荡频率: 振荡频率:
f
0
=
模拟电子技术基础第7章 信号的产生和波形变换
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡器的基本概念
2. 振荡器的起振与稳幅
当振荡电路刚接通电源时，随着电路中的电流从零开始突然增大，电路中就
产生了电冲击，它包含了从低频到高频的各种频率成分，其中必有一种频率的信 号满足振荡器的相位平衡条件，产生正反馈。 随着电路输出信号的增大，晶体管的工作范围进入了截止区和饱和区，电路 的放大倍数自动地逐渐减小，限制了振荡幅度的无限增大，最后电路就有稳定的
第 7章
信号的产生和波形变换
7.1 正弦波振荡电路 7.2 非正弦波信号发生电路 7.3 用专用集成电路构成的信号发生器 7.4 锁相环技术及其应用
第 7章
信号的产生和波形变换
章首导言
电子电路除了能对信号进行放大和处理外，还有一个重要的功能就是产生
信号。能自己产生信号的电路叫做振荡器。振荡器产生的信号有各种波形，最
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡器的基本概念
1. 正弦波振荡器的振荡条件
由方框图可知，电路产生振荡的基
本条件是反馈信号与原输入信号大小相 等、相位相同。因为反馈电压为：
U f F U O F AU id
6章信号产生与变换电路
1 f0 2 LC
振荡频率仅取决于电感L和电容C，与C1、C2和管子的极 间电容关系很小，因此振荡频率的稳定度较高，其频率稳定 度的值可小于0.01％。再高的稳定度 时，要用晶体振荡器。
6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路
1．石英晶体的基本知识
（1）压电特性
在石英晶片两极加一电场，晶片会产生机械变形。相 反，若在晶片上施加机械压力，则在晶片相应的方向上会 产生一定的电扬，这种现象称为压电效应。一般情况下， 晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都非常小，只有在 外加某一特定频率交变电压时，振幅才明显加大，这种现 象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。上述 特定频率称为晶体的固有频率或谐振频率。
三角波振荡电路 锯齿波振荡电路
6.1 正弦波振荡电路
在科学研究、工业生产、医学、通讯、测量、自 控和广播技术等领域里，常常需要某一频率的正弦波 作为信号源。例如，在实验室，人们常用正弦波作为 信号源，测量放大器的放大倍数，观察波形的失真情 况。在工业生产中， ，应用高频正弦信号可以进行感 应加热，利用超声波可以探测金属内的缺陷；在医疗 仪器中，利用超声波可以检测人体内器官的病变。在 通讯和广播中更离不开正弦波。可见，正弦波应用非 常广泛，只是应用场合不同，对正弦波的频率、功率 等的要求不同而已。 正弦波振荡电路又叫正弦波产生电路。
为了减少管子的极间电容对振荡频率的影响，可在电感 L支路中串接电容C，使谐振频率主要由L和C决定，而Cl和 C2只起分压作用。
电容三点式改进电路
+VCC Rb1 Cb C1 Rb2 Ce uf Re C2 L
Rc
1 f0 2 LC
1 1 1 1 1 C C C1 C2 C
1．石英晶体的基本知识 （2）等效电路
《电子技术基础》正式教案
《电子技术基础》正式教案第一章：电子技术概述1.1 电子技术的定义与发展介绍电子技术的定义讲解电子技术的发展历程1.2 电子技术的基本组成部分介绍电子电路的基本组成部分讲解电子元件的功能和特点1.3 电子技术的基本测量与测试方法介绍电子技术的测量与测试方法讲解测量工具的使用和测量原理第二章：模拟电子技术基础2.1 模拟电子元件介绍电阻、电容、电感等基本元件的特性讲解二极管、晶体管等有源元件的功能和特点2.2 模拟电子电路分析并讲解基本放大电路、滤波电路、振荡电路等介绍模拟集成电路的基础知识2.3 模拟信号处理讲解模拟信号的采样与保持介绍模拟信号的调制与解调第三章：数字电子技术基础3.1 数字电子元件介绍逻辑门、逻辑电路的功能和特点讲解触发器、计数器等数字电路的应用3.2 数字电路设计分析并讲解组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法介绍数字集成电路的基础知识3.3 数字信号处理讲解数字信号的编码与解码介绍数字信号的滤波与加密技术第四章：电子电路的设计与实践4.1 电子电路设计的基本原则和方法讲解电子电路设计的基本原则介绍电子电路设计的方法和步骤4.2 电子电路仿真与实验讲解电子电路仿真软件的使用方法安排电子电路实验项目，讲解实验原理和方法4.3 电子电路的安装与调试讲解电子电路的安装工艺和注意事项介绍电子电路调试的方法和技巧第五章：现代电子技术应用与发展5.1 微电子技术及其应用介绍微电子技术的基本概念和特点讲解微电子技术在现代电子产品中的应用5.2 通信技术及其应用介绍通信技术的基本原理和分类讲解通信技术在现代通信系统中的应用5.3 嵌入式系统及其应用介绍嵌入式系统的基本概念和组成讲解嵌入式系统在现代工业中的应用第六章：传感器与信号检测6.1 传感器的基本原理与应用介绍传感器的作用和分类讲解常见传感器的原理及其在电子技术中的应用6.2 信号检测技术讲解信号检测的基本原理和方法介绍信号处理技术在电子技术中的应用6.3 传感器与信号检测实验安排传感器与信号检测实验项目讲解实验原理和操作方法第七章：电源技术与电子测量7.1 电源技术基础介绍电源的分类和基本原理讲解电源电路的设计和保护7.2 电子测量技术介绍电子测量的基本概念和方法讲解电子测量仪器仪表的使用和维护7.3 电源与电子测量实验安排电源与电子测量实验项目讲解实验原理和操作方法第八章：可编程逻辑器件与计算机8.1 可编程逻辑器件介绍可编程逻辑器件的分类和特点讲解可编程逻辑器件的设计和应用8.2 计算机硬件基础介绍计算机硬件系统的组成和功能讲解中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等的基本原理和应用8.3 计算机软件与编程介绍计算机软件的分类和特点讲解计算机编程语言及其应用第九章：电子技术在工程应用中的案例分析9.1 电子技术在通信工程中的应用分析电子技术在通信系统、设备中的应用案例讲解通信工程中的关键技术及其解决方案9.2 电子技术在自动化控制中的应用分析电子技术在自动化控制系统中的应用案例讲解自动化控制工程中的关键技术及其解决方案9.3 电子技术在现代医疗设备中的应用分析电子技术在医疗设备中的应用案例讲解医疗电子工程中的关键技术及其解决方案第十章：电子技术的创新与发展趋势10.1 电子技术的创新与发展介绍电子技术在科研、产业等领域的创新成果分析电子技术的发展趋势和前景10.2 现代电子技术的应用领域讲解电子技术在物联网、大数据、等领域的应用10.3 电子技术的创新与产业发展探讨电子技术产业发展对经济社会的影响分析电子技术创新对人才培养的需求和挑战重点解析本文档是《电子技术基础》正式教案的完整版，共包含十个章节。
数字电子技术07脉冲波形的产生与变换
2019/7/10
23
(2). 施密特触发与非门电路
为了对输入波形进行整形，许多集成门电路采 用了施密特触发形式。
比如CMOS的CC4093和TTL的74LS13就是施 密特触发的与非门电路。
图7-8 施密特触发与非门的逻辑符号
2019/7/10
24
3. 施密特触发器的应用
(1). 波形变换
将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波 或正弦波变换成同周期的矩形波）。
工作原理：
当触发脉冲uI为高电平时，VCC通过R对C充电， 当TH = uC≥2/3VCC时，高触发端TH有效置0；此时， 放电管导通，C放电，TH = uC =0。稳态为0状态。
当触发脉冲uI下降沿到来时，低触发端TR有效 置1状态，电路进入暂稳态。
此时放电管T截止，VCC通过R对C充电。 当TH = uC≥2/3VCC时，使高触发端TH有效，置 0状态，电路自动返回稳态，此时放电管T导通。 电路返回稳态后，C通过导通的放电管T放电， 使电路迅速恢复到初始状态。
2019/7/10
31
2. 集成单稳态触发器
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简 单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小， 而且触发方式单一。因此实际应用中常采用集成单 稳态触发器。
1. 输入脉冲触发方式
上升沿触发 下降沿触发
2019/7/10
32
2. 不可重复触发型与可重复触发型
图（b）为可重复 图（a）为不可重复
4
常用脉冲波形及参数
1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
图7-1 常见的脉冲波形图
2. 矩形波及其参数 数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
7信号的产生与处理电路
+Uo(sat)
uo
UR u i
O
–Uo(sat)
+Uo(sat)
电压传输特性 uo
UR
O
–Uo(sat)
ui
ui
输入信号接在反相端
+ ui + UR R2 – –
R1
– + +
UR O
t1 t2
t
输入信号接在同相端 –Uo (sat) R1 uo – + + +Uo(sat) + + uo UR + O ui R2 – – – –Uo(sat)
– –
R E2
T2
+ +C
+ +
3
CE
RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合 21 适的参数则可产生振荡。
7.1.4 LC 振荡电路
1 .变压器反馈式振荡电路 2 .三点式振荡电路
LC振荡电路的选频电路由电感和电容构 成，可以产生高频振荡。由于高频运放价 格较高，所以一般用分立元件组成放大电 路。本节只对 LC振荡电路做一简单介绍， 重点掌握相位条件的判别。
2. 滞回比较器 R1 – + －+ + ui R2 – RF
上门限电压 U'+ ：
10
振荡建立过程
uo
uo3 uo2
uf ~ ui
uo ~ ui
(ui1为初始电冲击)
uo1
ui1
ui2
ui3
ui
11
7. 1.2 正弦波振荡电路的组成
通常一个完整的正弦波振荡器由以下四个部分组成：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第7章：信号的产生与变换电路
U f AFU d =U d
电子技术基础
自激振荡的条件为: AF=1 幅度平衡条件：AF=1 相位平衡条件：
S 1
Ui
2
U dU d
A
Uo
Uf
F
Ud Uf
A+ F=2n，(n=0,1,2…)
Ud Ui Uf
正反馈
第7章：信号的产生与变换电路
2. 振荡的建立与稳定
7.1.2 RC正弦波振荡电路 1. RC串并联网络的选频特性
1 1 j RC j C j C 1 R 1 R j C Z2 R / / 1 j C 1 j RC R j C R U Z2 1 j RC F f R U o Z1 Z 2 1 j RC j C 1 j RC Z1 R
电子技术基础
主讲教师：陈国联 副教授
第7章：信号的产生与变换电路
电子技术基础
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡电路的基本工作原理 1. 自激振荡的条件
S 1 2
Ud
S接1：U o AU d
A
F
Uo
U f FU o AFU d
如U f U d， 则U f 可替代U d
Uf
S换接2后，振荡能继续维持，产生自激振荡。
F
1 ) RC
3 j(
0 ) 0
f0
1
, 0
1 RC
1 , f f 3 j( 0 ) f0 f
1 2 πRC
第7章：信号的产生与变换电路
U F f Uo
Uf Uo
电子技术基础
1 f f 3 j( 0 ) f0 f
1 f f 3 ( 0 )2 f0 f
建立振荡应满足: |AF| >1
S
2
Ud
电子技术基础
A
Uo
选择某一频率的信
号形成增幅振荡。
Uf
F
电路由 |AF| >1
|AF| = 1
电路变为等幅振荡
第7章：信号的产生与变换电路
3. 正弦波振荡电路的组成
放大电路
S 2
Ud
电子技术基础
正反馈电路 选频电路
A
F
Uo
Uf
稳幅电路
第7章：信号的产生与变换电路
UO↑→rD↓→ |A|↓→|AF|=1
第7章：信号的产生与变换电路
2) 热敏电阻稳幅电路
电子技术基础
RF
R1
∞
Uo
Uf
R
C
R
C
UO↑→RF↓→|A|↓→|AF|=1
2
0.35
0.3 0.25
X: 1 Y: 0.3333
0.2
F
0.15 0.1 0.05 0 10-2 10-1 100 101 102
F
f f0
100 80 60 40
f f 0 f f F arctan( 0 ) 3
当 f f0 U 1 1 时，F f ， F 0 2πRC Uo 3
电子技术基础
Z1
Uo
R C R C
Uf
Z2
第7章：信号的产生与变换电路
R C R C
Uf
电子技术基础
Z1
Uo
R U 1 j RC F f R U o 1 j RC j C 1 j RC
Z2
j RC (1 j RC )2 j RC
1 3 j( RC
F
20 0 -20 -40 -60 -80 -100 10-2
X: 1 Y: 0
10-1
100
101
102
f f0
第7章：信号的产生与变换电路 2. 文氏电桥正弦波振荡电路
RF R1
Uf
电子技术基础
A
Uo R 1 F , A 0o R1 Uf
∞
Uo
F
Uf 1 , F 0o , UO 3
f0
1 2πRC
为了满足：AF=1，A=3
C
R C
R
1
RF 3, RF 2 R1 R1
起振时应满足：AF>1，即RF>2R1
第7章：信号的产生与变换电路
3 稳幅措施
1) 二极管稳幅电路
I
ID RF1 VD1 VD2 R1
电子技术基础
RF2
A UD
∞
Uo
O
U
rD
UD = tan ID