第8章波形发生与信号转换
模拟电子技术 第八章 波形的发生和信号的转换1(新)
R1 U T U Z R2
第二节 非正弦波发生电路
三角波发生电路的振荡原理
电路状态翻转时，uP1=?
1 uO uO1 (t2 t1 ) uO (t1 ) R3C
R1 R2 uP1 uO1 uO R1 R2 R1 R2
合闸通电，通常C 上电压为0。设uO1↑→ uP1↑→ uO1↑↑，直至 uO1 ＝ UZ（第一暂态）；积分电路反向积分，t↑→ uO↓，一旦uO 过－ UT ，uO1从＋ UZ跃变为－ UZ （第二暂态） 。 积分电路正向积分，t↑→ uO↑， 一旦uO过＋ UT ， uO1从 － UZ跃变为＋ UZ ，返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性的 第八章 波形的发生和信号的转换 变化，即振荡。
四、锯齿波发生电路
1. R3应大些？小些？ 2. RW的滑动端在最上端 和最下端时的波形？
≈T
3. R3短路时的波形？
第八章 波形的发生和信号的转换
第二节 非正弦波发生电路
讨论一
已知uO1和uO2的峰-峰值均为12V，二极管为理想二极管。 1、求出稳压管的稳压值UZ和R4的阻值； 2、定性画出uO1、uO2的波形图； 3、求解δ的表达式。
模拟电子技术
电子教案
沈阳工业大学
电子技术教研室
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
第八章 波形的发生和信号的转换
目
录
第一节 电压比较器
第二节 非正弦波发生器
第三节 正弦波发生器
第四节 信号转换电路
第八章 波形的发生和信号的转换
第一节 电压比较器
一、概述
二、单限比较器
三、滞回比较器 四、窗口比较器 五、集成电压比较器
第八章-脉冲波形的产生和变换试题及答案
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1。
(10-1中）矩形脉冲的获取方法通常有两种:一种是________________；另一种是________________________。
2。
（10-1易）占空比是_________与_______的比值.3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a。
T T L,b。
C M O S）产品,为7555的是（a.T T L,b。
C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易,中）常见的脉冲产生电路有,常见的脉冲整形电路有、。
6．（中)为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入.7.（10-3易）在数字系统中,单稳态触发器一般用于______、______、______等.8。
（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易)多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态,故又称为________。
10。
（10—2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点：首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等.这些器件主要用来产生________；其次，具有________，将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率.在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用.11。
（10—3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时,电路由______自动返回至______。
二、选择题1．(10-2中）下面是脉冲整形电路的是( ).A.多谐振荡器B.J K触发器C。
施密特触发器 D.D触发器2．（10—2中）多谐振荡器可产生（）.A.正弦波B。
电子技术基础第八章 波形发生和信号转换
图8.2.13
8.2.5 集成电压比较器 一、集成电压比较器的特点和分类
1、特点 响应速度快，传输延迟时间短，一般不需要外 加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS和ECL等数 字电路；有些芯片带负载能力强，可直接驱动继电 器和指示灯。 2、分类 单、双和四电压比较器； 通用、高速、低功耗、低电压和高精度型电压 比较器； 普通输出、集电极（漏极）开路输出或互补输 出型。 此外，还有的集成电压比较器带有选通端。
例8.2.2 在图6.2.9电路 中， R1=50KΩ, R2=100KΩ, ±UZ=±9V， 已知uI波形，试画出 uO的波形。
图8.2.11
例8.2.3 设计一个电压比较器，使其具有如图8.2.12（a） 所示的电压传输特性。要求电阻在20～100KΩ 之间。
图8.2.12
解：
若R1取为25KΩ，则R2应取为50 KΩ ；或各取为 50 KΩ和100 KΩ 。
由于C<<C0，所以fp≈fs。
二、石英晶体正弦波振荡电路 1、并联型石英晶体正弦波振荡电路 电路如图8.1.29所示，石英晶体等效为电感，和 C1、C2组成电容反馈式正弦波振荡电路。振荡频率 为 f p。 2、串联型石英晶体正弦波振荡电路 电路如图8.1.30所示，石英晶体等效为电阻，振荡 频率为fs。
，即
，φF=0o。
二、桥式正弦波振荡电路 f=f0时， ，所以 图8.1.6 在图8.1.7中
采用非线性环节， 例如热敏电阻以稳定 输出电压。
图8.1.7
三、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路
图8.1.9
8.1.3 LC正弦波振荡电路 一、 LC谐振回路的频率特性
图8.1.10
谐振频率
模电第四版习题解答
模电第四版习题解答 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R大的特点。
( √)GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。
(6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS( ×)二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 A 、C 。
童诗白《模拟电子技术基础》(第4版)笔记和课后习题(含考研真题)详波形的发生器和信号的转换)【圣才出
第8章 波形的发生器和信号的转换8.1 复习笔记一、正弦波振荡电路1．产生正弦波振荡的条件（1）振幅平衡条件：（2）相位平衡条件：（3）起振条件：2．正弦波振荡电路的组成（1）放大电路：保证电路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。
（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：也是非线性环节，使输出信号幅值稳定。
在不少实用电路中，常将选频网络和正反馈网络“合二而一”，且对于分立元件放大电路，也不再另加稳幅环节，而依靠晶体管特性的非线性来起到稳幅作用。
3．判断电路能否震荡的方法（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）判断电路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）判断电路是否满足振荡的相位条件、幅值条件。
3．RC 正弦波振荡电路（1）振荡条件：反馈系数，电压放大倍数。
（2）起振条件：，即。
12f R R （3）振荡频率：。
（4）典型的RC 正弦波振荡电路：文氏电桥正弦波振荡电路，如图8.1所示。
图8.1 RC 文氏电桥正弦波振荡电路4．LC正弦波振荡电路（1）谐振时，回路等效阻抗为纯阻性，阻值最大，值为：其中，为品质因数；为谐振频率。
（2）如图8.2所示，LC并联谐振回路等效阻抗为：图8.2 LC 并联网络（3）变压器反馈式振荡电路的振荡频率为：（4）三点式LC 正弦波振荡器（1MHz 以上频率），典型电路如图8.3所示。
(a)电感三点式振荡器(b)电容三点式振荡器图8.3 典型三点式LC正弦波振荡器①组成原则：与晶体管发射极相联的电抗是相反性质的，不与发射极相联的另一电抗是相同性质的。
②振荡频率：计算振荡频率时，只需分离出LC总回路求谐振频率即可。
电容式：电感式：5．石英晶体振荡器（1）石英晶体等效电路：R、C、L串联后与Co并联，如图8.4所示。
波形产生电路与变换电路
F
可分解为： A F 1
称为振幅平衡条件。 （n = 0 , 1, 2, …)
A F 2n
称为相位平衡条件。
第八章 波形产生电路与变换电路
说明：对相位平衡条件：
A F (o i ) (F o ) F i
FU 即有： Z U Z U Z [F 1]e
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3
第八章 波形产生电路与变换电路
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3 1 1 则： f T 2R 2 2RC ln(1 ) R3
即：反馈电压与原输入电压的相位差，也就是信号通过基本放 大器、反馈网络的总相移。所以相位平衡条件就是反馈电压和原输 入电压要同相位，即为正反馈。判断的方法就是瞬时极性法。只有 这两个条件同时满足时，电路才能维持自激振荡。振幅平衡条件可 以通过对电路参数的调节容易满足，所以相位平衡条件是电路能否 产生振荡的关键。 3、自激振荡的建立和起振条件： （1）自激振荡的建立：实际上，振荡器在开始起振时不需要信 号源，靠电路中电路接通时的电扰动，这种电扰动中存在着丰富的 成份，包含频率为fo 正弦信号。 （2）选频网络：为了使频率为fo 正弦信号放大—反馈—再放 大——输出，振荡器中还必须有一个选频网络。
图 8 - 12ICL8038管脚图(顶视图)
第八章 波形产生电路与变换电路
§8.3 正弦波产生电路
一、正弦波振荡器的基本原理
1、自激振荡的基本原理及框图：
如下图：输入信号通过基本放大器得 到输出信号，引入负反馈，调节电路参 数，使之反馈信号等于原输入信号，这 样反馈信号就能代替原输入信号，我们 把这样一个没有输入就有输出的闭环系 统称为自激振荡器。
失真度减小和频率可调电路
第八章
波形的发生和信号的转换
三、振荡电路中的负反馈(稳幅环节)
引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性， 改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。 R 反馈系数 F RF R 改变 RF，可改变反馈深度。 增加负反馈深度，并且满足
A 3 图 8.1.7 则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正 弦波信号。 反馈电阻 RF采用负温度系数的热敏电阻， R采用正温度系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。
0
谐振频率：
1 LC 1 2 LC
f0
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件
第八章
波形的发生和信号的转换
LC 并联回路的阻抗：
发生并联谐振时，
1 1 j ( R jL) ( j ) jL 1 C C 0 Z 1 1 LC j R jL R j( L ) C C 回路等效阻抗： L RC 1 L Z0 L 1 Y0 RC 1 j (1 2 ) R LC Z0 在谐振频率附近， Z 2 0 1 jQ(1 2 )
动画avi\11-1.avi
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件
第八章
波形的发生和信号的转换
由此知放大电路产生自激振荡的条件是：
即：
Uf Ui U f FU o FAU i U i
所以产生正弦波振荡的条件是： AF 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
第 三 版 童 诗 白
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 锁相环及其在电路中的运用
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°
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uo
UZ
U+L
0
-UZ
输入正弦波的情况
ui
U+H
t
U+L
U+H
ui
uo
UZ
t
-UZ
UTH -UTL称为回差
UZ uo
UTL 0
UTH
ui
UZ
优点:
小于回差的干扰不会引 起跳转.回差提高了电路 的抗干扰能力. 改善了输出波形在跃变 时的陡度.
两个RC环节
实际电路将两个RC 环节合二为一
UZ
uO要取代uC，必须改变输入端。
为什么采用同相输 入的滞回比较器？
特点：滞回比较器的输出作为反相积分器的输入，反 相积分器的输出又反馈到滞回比较器的输入。
2.工作原理
uO
1 R3C
uO1(t2
t1) uO (t1)
滞回比较器 积分运算电路
比较器中的集成运放一般工作在非线性区；处于 开环状态或引入正反馈。
比较器发生翻转时对应的输入电压称为域值电压， 记作UT。
分类：单限比较器、滞回比较器及窗口比较器。
知识回顾:
运放工作在非线性区时的特点 UOM
输出电压的值有两种可能:
当uP uN时，uo UOM 当uP uN时，uo UOM
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
电压比较器的基本特点
• 运放工作在开环或正反馈状态。 • 比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。在输入
电压等于阀值电压时,输出端状态立即发生跳变。
电压比较器电压传输特性的三要素是：
输出电压高、低电平幅值 ——由限幅电路决定；
0
t
uo 由＋Uom 变成－Uom !
-Uom
C
(b) 当uo = -Uom 时， u+=UTL
电容C 放电，uc下降
uc
UTH
当 uc= UTL 时，uo 变
t
成 +Uom，电容又重
UTL
新充电。电路进入
uo
下一个周期。
Uom
T
T 2RC ln(1 2R1 ) R2
-Uom
t
3、占空比可调电路
阀值电压uT ——令uN=uP所求出的ui；
输出电压的跃变方向
——决定于输入电压作用于同相输入端还是反相输入端。 若ui从反相输入端输入，当ui＜uT时，u0=UOH
当ui＞uT时，u0=UOL
二、滞回电压比较器
引入正反馈
比较电压由电路 原来的输出决定
UOL U Z UOH U Z
1. 阈值电压
作用：产生矩形波、三角波和锯 齿波，或用于波形变换。
加上参考电压后的阈值电压及传输特性 uo
uR
UTL 0
UTH ui
UTH
R1 R1 R2
UZ
R2 R1 R2
UR
UTL
R1 R1 R2
UZ
R2 R1 R2
UR
电压传输特性
三、窗口电压比较器
U OM
uI U RH
URL uIuI UURLRH
改变开关K的位置可改
+ uO
变选频网络的电阻，实现
频率粗调；
– 改变电容C 的大小可实
现频率的细调。
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于1MHz的正弦波。
作业：P195 5 ,P196 10, P199 17
电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考 电压进行比较，输出只有两种可能的状态：高电平 或低电平。
二极管近于开路, 此 时，RF >2 R1。
R C
RF2
D2 RF1 D1
–∞
随着振荡幅度的增 大，正向二极管导通， C 其正向电阻逐渐减小，
++
+
R uf –
R1
+ uO
–
直到RF=2 R1，振荡稳定
二极管稳幅电路
振荡频率的调整:
振荡频率
RRR
321
K C
RF –∞ ++
R RR
3
21
K
CR
1 fo 2RC
如果：R1R2R，C1C2C，则：
f0
1
2RC
在频率f0处,电压 Uf与 Uo同相位
= U• f
•
Uo
3 j(
1
f-
f0 )
f0 f
•
Uf
•
Uo
1 32 ( f f0 )2
频率特性：
•
Uf
1
•
Uo
3
f0 f
f0
f
arctg 1 ( f f0 ) +90
0
3 f0 f
f
–90
在频率f0处,
正向充电和反向充电时间 常数可调，占空比就可调。
T1
2( R 3
R W2
)Cln(1
2R1 R2
)
T2 D
2( R 3 T1
RW1 )Cln(1 R3 RW2
2R1 R2
)
T 2R3 RW1
问题：为了占空比调节范围大，R3应如何取值？
二、三角波发生器
1. 电路组成 用积分运算电路可将方波变为三角波。
输出限幅电路： 一只稳压管
稳压管接在反馈通路中
UOH＝ UZ UOL＝－ UD
uO＝± UZ
电压比较器的分析方法：
（1）写出 uP、uN的表达式，令uP＝ uN，求解出的 uI即为UT； （2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；
（3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入 端决定输出电压的跃变方向。
2.一般单限电压比较器
uN
R2 R1 R2
UREF
R1 R1 R2
uI
令uN uP 0, 得
UO UZ
ui>UT 时，uo = –UZ ui <UT 时，uo = + UZ
UT
R2 R1
U REF
uo
+UZ
R1 R2
U REF
ui
O
–UZ
单限比较器的作用：
检测输入的模拟信 号是否达到某一给 定电平。
即:
A 1 R2 3 R1
R2 2R1
(4)RC振荡电路的稳幅
热敏电阻具有负温度系 数，利用它的非线性可以自 动稳幅。
在起振时，满足RF >2R1； 即AuF>1。随着振荡幅度 的不断加强，uo越大，RF越 小，直到RF=2R1时，稳定于 AuF=1， 振荡稳定。
稳幅过程：
uO
T
RF
Au
半导体 热敏电阻
V时发光二极管发光; V时发光二极管发光;
电压比较器举例
(10 分)8.在图（a）所示电路中，已知A为理想运算放大器，该电路 的电压传输特性如图（b）所示。试求解稳压管的稳定电压 UZ
和基准电压 U REF 。
解：
u
1 2 uo
1 2 U REF
1 2UZ
1 2 U REF
由图（b）传输特性，可得：
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。
两只稳压管稳压值不同 两只稳压管稳压值相同
UOH＝＋ UZ1＋ UD2 UOL＝－( UZ2 ＋ UD1)
UOH＝ － UOL＝ UZ
uo UOM
限幅电路
当uo UOM时，DZ2 正向导通，DZ1反向稳压， 则uo U Z1 U D2 当uo UOM时，DZ1 正向导通，DZ2 反向稳压， 则uo UZ 2 UD1 若 U Z1 U Z 2 U Z , 且忽略导通压降，则uo UZ
R RF ∞
C
–
+ +
+
uO
R C R1
–
热敏电阻稳幅电路
利用二极管的正向伏安特 性的非线性自动稳幅。
稳幅环节
振荡幅度较大时 正向电阻小
D2
RF1
ID
R C
RF2
D1 –∞
UD
C
振荡幅度较小时
++
+
R uf –
R1
+ uO
–
正向电阻大
二极管稳幅电路
在起振之初，由于 uO幅值很小，尚不足以 使二极管导通，正向
uN uI
uP
R1 R1 R2
uO
①输出为高电平U0H时
UT
R1 R1 R2
UZ
UTH
②输出为高电平U0L时
UT
R1 R1 R2
UZ
UTL
2. 工作原理及电压传输特性：
U Z uo
UTL 0
UTH ui
UZ 电压传输特性
UT
R1 R1 R2
UZ
UTH
UT
R1 R1 R2
UZ
UTL
设uI＜UTL，则 uN＜ uP， uO＝+UZ。此时uP＝ UTH，增 大 uI，直至UTH，再增大， uO才从+UZ跃变为－ UZ。
(08 分)1.在左下图示电路中，已知A为理想运算放大器，其输出电 压的两个极限值为 12V；发光二极管正向导通时发光。填空：
1
1．集成运放同相输入端的电位 u 3 (uI1 uI 2 uI 3 )
2.若uI1 6V , uI 2 3V , 则uI 3 3 3.若uI 2 2V , uI 2 10V ,则uI1 8