模电4版华成英课件8-波形的发生和信号的转换
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模拟电子技术 清华华成英第四版 第八章
Xf Xi
+
Xf Xi
XO Xi
•
Xf XO
AF 1
AF AF 1 幅值平衡条件
Arg AF Arg A Arg F A F 相位平衡条件 2n (n 0、1、 2）
二、起振和稳幅
起振的条件： Xf 稍大于 Xi 即
Xf Xi
．．
ＡF
1
稳幅的条件： Xf Xi 即
Xf Xi
．．
ＡF 1
2M 2 Ri2 2 L22
•
L2
优点： 容易振荡
缺点： 能量损耗大，变压器 器件笨重
例：分别标出图所 示各电路中变压器 的同名端，使之满 足正弦波振荡的相 位条件。
三、电感反馈式振荡电路(电感三点式)
判定原则：
中间交流接地，首尾反向， 首或尾端交流接地，另两端 同向
振荡频率： f0
2
1 LC
（本题10分）一电压比较器电路及参数如图所示。请求出 该电路的阈值电压，画出电压传输特性曲线，并说明是何 种类型的电压比较器
2解：所示电路为反相输入的滞回比较器 （3分）
uO＝±UZ＝±6V。令
uP
R1 R1 R2
uO
R2 R1 R2
U REF
uN
uI
（2分）
求出阈值电压：UT1＝0 V UT2＝4 V （2分）
U ＝ T
R
R 1
＋R
•U Z
1
2
uo从+UZ跃变到-UZ的 阈值电压为+UT
uo从-UZ跃变到+UZ的 阈值电压为-UT
uI在-UT与+UT之间增加或减 小, uO不发生变uO化
+UZ
电子科大模电 第8章-波形的发生和信号的转换
2. 电路组成
不符合相位条件 不符合幅值条件
1)是否可用共射放大电路？ 2)是否可用共集放大电路？ 3)是否可用共基放大电路？ 4)是否可用两级共射放大电路？
输入电阻小、输出 电阻大，影响f0
可引入电压串联负反馈，使 电压放大倍数大于3，且Ri大、 Ro小，对f0影响小
应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电 阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。
若C C1且C C2，则
U i
U f
f0
2π
1 LC
C
与放大电路参数无关
若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减 小到一定程度时，晶体管的极间电容将并联在C1和C2上，影 响振荡频率。 特点：波形好，噪声特性也不错; 是分立元件LC振荡器 最为常用的电路(包括其改进型)。
回差电压： U UT1 UT2
（3）窗口比较器： 有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。
4、集成运放的非线性工作区
电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈
无源网络
理想运放工作在非线性区的特点： 1) 净输入电流为0 2) uP> uN时， uO＝＋UOM uP< uN时， uO＝－UOM
第八章 波形的发生和信号的转换
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 信号的转换
§8.1 正弦波振荡电路
一、正弦波振荡的条件和电路的组成 二、RC正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡电路 四、石英晶体正弦波振荡电路
一、正弦波振荡的条件和电路的组成
必要吗？
模电第8章波形的发生和信号的转换2019
在电压比较器中，集成运放不是工作在开环 状态，就是工作在正反馈。
集成运放的电压传输特性
uO +UOM
O
uPuN
UOM
8.2.2 单限比较器
《模拟电子技术基础》
一、过零比较器
由于理想运放的开环差模 增益为无穷大，所以
当 uI < 0 时，uO= + UOM； 当 uI > 0 时，uO = - UOM ； UOM 为集成运放的最大输出电压。
缺点：抗干扰能力差。
解决办法： 采用具有滞回 传输特性的比较器。
存在干扰时单限比较器的 uI、uO 波形
电压比较器分析方法小结
《模拟电子技术基础》
（1）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平UOH 和输出低电平UOL 。
（2）写出up和uN的电位表达式，令up=uN ，解得输 入电压就是阈值电压UT。
过零比较器的传输特性为：
uO +UOM
O
uI
阈 当值比电较压器：的输出电压由一种状态跳变为-UOM
另一种状态所对应的输入电压。
图8.2.3
《模拟电子技术基础》
电路改进：用稳压管稳定输出电压。
uo
ui
+
uo
+
+UZ
UZ
0
ui
-UZ
电压比较器的另一种形式
——将双向稳压管接在
负反馈回路上
ui
UZ
R
u f(u)
O
I
2.阈值电压： UT
当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所 对应的输入电压。
3.电压传输特性的三要素
(1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。 (2)阈值电压的数值UT。 (3)当uI变化且经过UT时， uO跃变的方向。
集成运放的电压传输特性
uO +UOM
O
uPuN
UOM
8.2.2 单限比较器
《模拟电子技术基础》
一、过零比较器
由于理想运放的开环差模 增益为无穷大，所以
当 uI < 0 时，uO= + UOM； 当 uI > 0 时，uO = - UOM ； UOM 为集成运放的最大输出电压。
缺点：抗干扰能力差。
解决办法： 采用具有滞回 传输特性的比较器。
存在干扰时单限比较器的 uI、uO 波形
电压比较器分析方法小结
《模拟电子技术基础》
（1）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平UOH 和输出低电平UOL 。
（2）写出up和uN的电位表达式，令up=uN ，解得输 入电压就是阈值电压UT。
过零比较器的传输特性为：
uO +UOM
O
uI
阈 当值比电较压器：的输出电压由一种状态跳变为-UOM
另一种状态所对应的输入电压。
图8.2.3
《模拟电子技术基础》
电路改进：用稳压管稳定输出电压。
uo
ui
+
uo
+
+UZ
UZ
0
ui
-UZ
电压比较器的另一种形式
——将双向稳压管接在
负反馈回路上
ui
UZ
R
u f(u)
O
I
2.阈值电压： UT
当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所 对应的输入电压。
3.电压传输特性的三要素
(1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。 (2)阈值电压的数值UT。 (3)当uI变化且经过UT时， uO跃变的方向。
模拟电子技术基础(第4版华成英)ppt课件
1
乙类功率放大器是一种非线性放大器，其工作原 理是将输入信号的负半周切除，仅让正半周通过 晶体管放大。
2
在乙类功率放大器中，晶体管只在正半周导通， 因此效率较高。但因为晶体管工作在截止区和饱 和区，所以失真较大。
3
乙类功率放大器通常采用推挽电路形式，以减小 失真。
THANKS
感谢观看
利用晶体管、可控硅等开关元件的开关特性，通过适当组合实现非 正弦波信号的输出。
非正弦波发生电路的组成
包括开关元件、储能元件和输出电路。
非正弦波发生电路的特点
输出信号波形多样，幅度大，但频率稳定性较差，且波形质量受开 关元件特性的影响较大。
波形变换电路
波形变换电路的原理
利用运算放大器和适当组合的RC电路，将一种波形变换为另一种波 形。
基本放大电路 放大电路的基本概念和性能指标
总结词
共基极放大电路的特点是输入阻抗低、 输出阻抗高。
VS
详细描述
共基极放大电路是一种特殊的放大电路， 其工作原理基于晶体管的电压放大作用。 由于其输入阻抗低、输出阻抗高的特点， 因此常用于实现信号的电压放大。在电路 结构上，共基极放大电路与共发射极放大 电路类似，只是晶体管的基极接输入信号 而不是发射极。
01
特征频率
晶体管在特定工作点上的最高使 用频率，超过该频率时放大电路 将失去放大能力。
截止频率
02
03
放大倍数
晶体管在正常放大区与截止区的 交界点上所对应的频率，是晶体 管的重要参数之一。
晶体管在不同频率下的电压放大 倍数，反映了晶体管在不同频率 下的放大性能。
单级放大电路的频率响应
低通部分
放大电路对低频信号的放大能力较强，随着频 率升高，增益逐渐下降。
模拟电电子技术基础第8章(第四版)童诗白 华成英
2. RC串并联选频网络的选频特性
FV 32 ( 1
模拟电子技术基础
0 2 ) 0
(
f arctg
RC
0 ) 0
3
当 0 1 或 f f0 幅频响应有最大值
FVmax 1 3
1 2RC
相频响应
f 0
模拟电子技术基础
Rds 1k
模拟电子技术基础
桥式振荡电路如图所示， 设A为理想运放， （1）标出A的极性 （2）场效应管的作用 是什么？其d、s 间的等效电阻的 最大值为多少？ （3）电路的振荡频率为 多少？
1 1 f 6 3 1061Hz 2 RC 2 0.003 10 50 10
1. 单门限电压比较器 特点：
开环，虚短和虚断不成立 增益A0大于105
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
VEE vO VCC
运算放大器工作在非线性状态下
8.2 电压比较器
1. 单门限电压比较器
（1）过零比较器
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
假设 V
1. 单门限电压比较器 （2）门限电压不为零的比较器 电压传输特性
vO VOH
模拟电子技术基础
+VCC vI + VREF A -VEE vO
O VOL
VREF
vI
输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
分析任务及方法
求传输特性 方向
输出电平VOH 、VOL
又，放大器为反相比例电路 a = 180° 所以: a + f = 360°或0°
模拟电子技术基础--第8章--波形的产生和信号的转换
输出限幅电路
为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。
sCR 1 3 sCR ( sCR ) 1
2
又 则
s j
FV 3 j(
且令 0
1
RC
0
0
)
1
幅频响应 F
V
3 (
2
0
(
0
3
)
2
0
0
相频响应
)
f
arctg
FV 3 (
2
1
0
0
)
2
(
0
• 对中频信号而言的负反馈
X
向量之差
f
X id
X
f
X
f
Xi
X
f
X id
Xi
X
f
X id
Xi Xi就是正反馈X Nhomakorabead
就是负反馈
AF
XO
A
Xi
1 A F
即
AF 1
• 在放大电路中人为引入正反馈（对放大 电路的中频区而言），并使之满足一定 的幅值和相位条件而产生自激振荡。要 创造条件使自激振荡出现。 • 自激振荡是正反馈的一个特例
极板间加机械力 晶体产生电场 压电效应 交变电压 机械振动 交变电压
机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高
当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大。 压电谐振
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uI
Uon
uO uI
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uI uI
0 0
R Rf uI 0
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0 D1 uI
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uO1 uO1 0
2uI
(u I (u I
0) 0)
uO
uI
uI
uO1 u I
0
0
uO
hchya@
§8.3
hchya@
hchya@
1.
1 2 3 RC
hchya@
2.
UZ UZ
RC
UT
R1 R1 R2
uO
+UZ C R
R uO
C UZ
UZ
hchya@
hchya@
§8.2
hchya@
1.
2.
1 2 3 UOH UT
: UOL
uO
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3.
1 2
U
U T1 U T2
3
hchya@
1) 2) uP> uN u P< u N 1)
hchya@
1.
U OL U OH UZ UZ
uN uP
uI R1 R1 R2 uO , uN uP
UT
R1 R1 R2
UZ
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2.
R1 R1 R2
UT
UZ
UO
UZ
uI uI
UT +UT
uN uN UT
uP uP
uO +UZ uO +UZ uO uO UZ UZ
1
f= f0
f0
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2.
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hchya@
hchya@
hchya@
2.
AF 1
Xo
Xo
F
A
A F
A
o
Xf (Xi)
F
hchya@
hchya@
§8.3
u-i u-f
hchya@
• • • • DC-AC •
i-u u-i AC-DC A-D u-f D-A
hchya@
u-i
iO
uI R
Ri
iL
uI R
Ri
R
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3.
Uf
Ui ( f
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3.
C
A N1 A F
F
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4.
f0 2 1 L C1C2 (C1 C2 )
C
Ui
Uf
C1 C f0 1 2 LC
C2
C
L C1
C2
C1
C2
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1.
0
uO1 UZ
uP1 t
uO1 uO uO1
uO
uO
UT
hchya@
3.
T/2
“
UT 1 T UZ R3C 2 ( UT ) T
”
4 R1 R3C R2
hchya@
1. R3 2. RW
T
3. R3
hchya@
T
2 R1 2 R3C ln(1 ) R2
q
Tk T
50%
hchya@
5.
R3
hchya@
1.
RC
RC
UZ
uO
uC
hchya@
2.
uO 1 uO1 (t 2 t1 ) uO (t1 ) R3C
UOH =
UOL =UZ
iR1
iR 2 i R 3
iR iO u N
uP uP R iO
u I uP R1
R2 R1
u P uO uO u P R2 R3
R3 R iO uI R
RL RL
Ro = !
iO uP uO iO
6.7.1
iO
hchya@
AC-DC
uImax<Uon uImax>Uon uO
hchya@
uI
A
UREF
uO
UT=
UOL=
UOH=
hchya@
hchya@
10Hz
1 2 3 4 5
SR
hchya@
Multisim
XSC1
G T A B
XFG1
U1 R3 R2 810ohm 10kohm R1 V1 10kohm 3V D1 7.4 V uo D2 7.4 V
2.
1) 2) 3) 4)
f0 Ro f0 3 Ri
RC 0
3
hchya@
3. RC
Rf
2 R1
RC R Rf
hchya@
-
hchya@
hchya@
RC RC
T
Ui
1) RC 2) R C
uP uP
+UT UZ UT +UZ
uI +UT uI
hchya@
1. 2. 3.
hchya@
U OM
uI
uI
U RH
U RL
U OM
U OM
uI>URH UOM D1 uO= UZ uI<URL UOM D2 uO= UZ
uO1= D2 uO2= D1
hchya@
LC
1. LC
LC
f0 1 2 LC
Q
1 R
L C
f0
1 2 LC
f f0
hchya@
LC
f=f0 0
A=-
Uo
hchya@
2.
Uf
1) 2) 3) 4)
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C1
N1
N2
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SiO2
C fs
C0 fp 1 2 LC
LC 106 f/f 10
5
Q 10
10
Q 10
11
104
hchya@
2.
1 2
C1
hchya@
hchya@
Ui
“ 1. 2. 3.
” f=f0
hchya@
uO2=
uO1=
U OM
URL<uI< URH uO2= UOM D1 uO= 0
uO1= D2
hchya@
VCC
VEE
1. 2. 3. 4. 5.
hchya@
a 2 b e 3
uC
hchya@
5sin
t (V)
1.
2.
hchya@
3.
5 ……
hchya@
uO1 1. 2. 3.
uO2 uO1
UZ uO2
R1 R2 C 0.02 F
10V R4
q
D1 D2
R4 R3 u O1 10k
A1
A2
R5 500 DZ UZ
u O2
hchya@
UOH
UOL
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uO ± UZ 1 2
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uP
uN
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uN uN
UO UZ
R2 R1 R2 uP
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R1 R1 R2
uI
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U REF 0
1 2 3
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UOL
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UT
UT
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1 uIT1 U T R1C
1 uIT R1C
UT
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F Uf Uo R R 1 j C 1 j C R 1 j C
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1 2 RC
1 3 j( RC 1 ) RC
1 f 3 j( f0 f0 ) f
f0
F
f=f0
=0
F
1/3
hchya@
5V
100Hz
1V 200Hz
100Hz
200Hz
XSC2
G T
2MOhm
R4
A B
C1 R8 R1 1kohm V1 1V 100 Hz 0Deg U1 R11 1kohm D2 4.4 V D1 5kohm 4.4 V Q1 R12 10kOhm 2N3390* 5kohm R6 10kohm R2 2 100kOhm 3 1 R3 LM324AJ* 100kOhm 4 R10 0.024uF 11 5kohm U2A R5 10kohm R9 2 1 3 4 LM324AJ* 11 U3A R7 10kohm
uI>0
2.
f
R1Cu I U REF
hchya@
u O1 C R1 uI R2 R2 R2 R1 T R4
A1
R2
R3
A2
u O2
R1 =2R2
1. 2. 3. uI 4. uO1 5. uI