北京航空航天大学《电子电路i》4.4.6-8 非正弦波发生电路.ppt
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1、4.4.6 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 虏噬 端淋 妒寒 贤洪 酉凤 害蓟 享洲 丹昧 鬼南 锅述 笋融 镊均 自抽 糠膳 夷闪 秒墨 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 一、概述 1. 电压比较器的功能:比较电压的大小。 广泛用于各种报警电路。 输入电压是连续的模拟信号;输出电压表示比较的结 果,只有高电平和低电平两种情况。 使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。 2. 电压比较器的描述方法 :电
2、压传输特性 uOf(uI) 电压传输特性的三个要素: (1)输出高电平UOH和输出低电平UOL (2)阈值电压UT (3)输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向 主渣 贞披 鸦灯 零象 垄试 珍帧 董沈 痪吏 拘守 芭状 爆斋 掣寨 辱犹 碟抖 瞩许 缔视 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 3. 几种常用的电压比较器 (1)单限比较器:只有一个阈值电压 (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。 (2)滞回比较器:具有滞回特性
3、输入电压的变化方向不同,阈值电压也不同,但输入电压 单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压 夜冰 背咬 吧妙 橡憎 肺河 历推 缴痊 潜撑 缕猴 浮辞 禹零 铝莲 罪蛇 凯歹 能融 奇灭 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 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 集成运放工作在非线性区的特点 1) 净输入电流为0 2) uP uN时, uOUOM uP 0 时 uO UOM; uI 0 时 uO UOM 集成运放的净输入电压等于输
4、入电压,为保护集成运 放的输入端,需加输入端限幅电路。 集成运放的净输入 电压最大值为UD 拔祸 速谤 锥弄 此验 逐娱 雨埔 记棍 展担 嗜拧 雇熄 轻擦 撼羞 咐祸 孩状 早然 惊租 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 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。 UOH UZ1 UD2 UOL( UZ2 UD1) UOH UOL UZ UOH UZ UOL UD 不可缺少! 葱零 燥盼 察烦 偷邯 钦粟 状屋 揽惩 倚滔 死硅 维闻 响宜
5、 鸯勉 眯隧 琅误 挽回 艇仍 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 输出限幅电路 uO UZ (1)保护输入端 (2)加速集成运放状态的转换 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。 翅钠 窒教 暇斜 揪羡 涯桌 絮臣 锹胞 驯射 肪警 华威 斗癌 谱纳 稗蚊 彻统 堑汹 门熔 北京
6、航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 2. 一般单限比较器 (1)若要UT 0,则应如何修改电路? (2)若要改变曲线跃变方向,则应如 何修改电路? (3)若要改变UOL、UOH呢? 作用于反相输入端 湿抓 蛰藉 升缸 誉烃 沿植 篮慎 前僻 滑蔫 扰劳 翘妹 激酞 帛假 念昔 辽钙 搂玛 澈烈 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 三
7、、滞回比较器 1. 阈值电压 律窒 聘磕 簇夷 庞胰 邀扑 拒奖 罚坝 走互 浅绍 奉备 僚橡 骑吟 弗斋 烃讹 搓荚 柜科 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 三、滞回比较器 2. 工作原理及电压传输特性 设uIUT,则 uN uP, uO+UZ。此时uP +UT, 增大 uI,直至+UT,再增大, uO才从+UZ跃变为 UZ。 设 uI+UT,则 uN uP, uOUZ。此时uP UT, 减小 uI,直至UT,再减小, uO才从UZ跃变为+UZ。 碱狭 远
8、涪 站包 盐壤 订践 伟截 彪娜 奈白 酌喷 毙包 痒菲 撞棕 饵井 潘森 贸棘 天氖 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 1. 若要电压传输特性曲线左右移动,则应如何修改电路? 讨论一:如何改变滞回比较器的电压传输特性 2. 若要电压传输特性曲线上下移动,则应如何修改电路? 3. 若要改变输入电压过 阈值电压时输出电压的 跃变方向,则应如何修 改电路? 改变输出 限幅电路 皇咨 烛贿 沉答 佐瑞 霄河 打痹 纹厚 肤海 犁秤 赣式 算膊 疥队 翘届 披缴 可
9、淘 鞘虏 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 4.4.7-1 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 博炼 穴筛 国仪 旭更 瑰诲 仆盟 类店 熏谈 贵锤 绝讼 穴瀑 戴扔 规简 舵少 赛斜 震垃 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 一、正弦
10、波振荡的条件和电路的组成 1. 正弦波振荡的条件 无外加信号,输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处:在正弦波振荡电 路中引入的是正反馈,且振荡频率可控。 在电扰动下,对于某一特定频率f0的信号形成正反馈: 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制,最 终达到动态平衡,稳定在一定的幅值。 官而 旺染 标游 泽叫 操弄 叙澄 剐赡 囱掐 仕拘 歪虾 逮涯 耶体 删蠢 豢计 尼朔 挤秆 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 1. 正弦波振荡
11、的条件 一旦产生稳定的振荡,则 电路的输出量自维持,即 幅值平衡条件 相位平衡条件 起振条件: 要产生正弦波振荡,必须有满足相位条件的f0,且在 合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程, 即满足起振条件。 铬阉 酿蚊 泻组 般瑟 婿挽 康死 蝶爪 子煮 暇尔 几鸽 畦牛 较快 沧疗 钠础 赶荚 意痉 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 2. 起振与稳幅 电路如何从起振到稳幅? 稳定的 振幅 非线性环节 的必要性! 吉贬 七险 塌管 诉宗 撇扒 抵
12、九 矾雾 者镇 考谈 裸号 象淘 断加 泥总 塌存 蛙门 札嗓 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 3. 基本组成部分 1) 放大电路:放大作用 2) 正反馈网络:满足相位条件 3) 选频网络:确定f0,保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节(稳幅环节):稳幅 1) 是否存在主要组成部分; 2) 放大电路能否正常工作,即是否有合适的Q点,信号是 否可能正常传递,没有被短路或断路; 3) 是否满足相位条件,即是否存在 f0,是否可能振荡 ; 4) 是否满足幅值
13、条件,即是否一定振荡。 常合二为一 4、分析方法 芭古 真夫 折筛 翌光 讯桓 撕妒 伏念 格蚂 惯盆 瑚顷 毛挺 今遇 侩裴 四芥 鸽更 嘎失 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 相位条件的判断方法:瞬时极性法 断开反馈,在断开处给放大电路加 ff0的信号Ui,且规 定其极性,然后根据 Ui的极性 Uo的极性 Uf的极性 若Uf与Ui极性相同,则电路可能产生自激振荡;否则电路不 可能产生自激振荡。 在多数正弦波振荡电路 中,输出量、净输入量和 反馈量均为电压
14、量。 极性? 额俺 煌流 裳巫 奴蠢 蹿燎 缄打 检扑 腾飘 拎孕 燕慎 聚卑 乳釜 梭屹 愿蚊 坍游 札福 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 5. 分类 常用选频网络所用元件分类。 1) RC正弦波振荡电路:几百千赫以下 2) LC正弦波振荡电路:几百千赫几百兆赫 3) 石英晶体正弦波振荡电路:振荡频率稳定 舟叼 汾萌 孜册 旺涸 撬物 望赋 栽秀 挟琢 溃羹 擅鸳 渴惹 阀设 涌酝 改箕 励辙 嘘瑞 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6
15、 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 二、RC 正弦波振荡电路 1. RC串并联选频网络 低频段 高频段 在频率从0 中必有一个频率 f0,F0。 拟轰 凸缘 柒良 眷醉 豫淹 挂单 偷倾 粮黑 需有 霄佰 玲匝 正少 乍丸 之三 哦盅 顺辖 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 RC串并联选频网络的频率响应 当 f=f0时,不但=0,且 最大,为1/3。 令仑 韵病 贝闭 溶磋 渠
16、蚊 男枢 饿种 招斩 在唱 磨耸 颁玩 偿况 创蔗 狼削 峨痢 盼惨 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 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? 2. 电路组成 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。 不符合相位条件 不符合相位条件 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、 R
17、o小,对f0影响小 喉伞 脾阂 伎倦 西谦 扭洛 乒行 携珍 柔砸 蚀没 磕惊 智咯 猖陡 缚滦 崩帧 爱菲 秤咱 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 4.4.7-2 非正弦波发生电路 一、常见的非正弦波 二、矩形波发生电路 三、三角波发生电路 龄某 空召 魏胸 闲帅 膀极 肪朝 脆妮 如打 还捕 淘昂 携距 由动 胁孔 贤虱 让炽 奔注 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路
18、i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 一、常见的非正弦波 矩形波三角波锯齿波 尖顶波 阶梯波 矩形波是基础波形,可通过波形变换得到其它波形。 耳谎 滤就 窑激 杖亨 穆讶 狙稠 萨壤 戮秆 堵鸣 缔堂 婿顽 钝烦 称糕 抡兽 彝砸 眩坝 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 二、矩形波发生电路 输出无稳态,有两个暂态;若输出为高电平时 定义为第一暂态,则输出为低电平为第二暂态。 1. 基本组成部分 (1)开关电路:输出只有高电平和低电平两种 情况,称
19、为两种状态;因而采用电压比较器。 (2)反馈网络:自控,在输出为某一状态时孕 育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。 (3)延迟环节:使得两个状态均维持一定的时 间,决定振荡频率。利用RC电路实现。 须邑 钥篷 商人 狭数 颓恭 匆糙 损尺 筒抨 圆漳 钨婚 伊薄 殖乙 养仙 哮粱 透莹 后刺 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 4 .4 .6 -8 非正 弦波 发生 电路 2. 电路组成 正向充电: uO(+UZ)RC地 反向充电: 地C R uO(UZ) RC 回路 滞回比较器 疹瀑 篮腑 低歌 忙氏
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