波形的产生与变换电路教程.ppt

数字电路综合设计 1 模拟电子部分 2 数字逻辑部分 课程的基本描述 课程名称： 数字电路综合设计 Comprehensive design of digital circuit 课程编号： 040115HI06 课程性质： 学科、专业基础 适用专业： 计算机科学与技术 参考教材： 理论 叶挺秀. 电工电子学. 第四版. 北京：高等教育出版社，2014年 毛法尧. 数字逻辑（第二版）北京：高等教育出版社，2008年 实验 总 学 时： 32学时 理论学时： 12学时 实验学时： 无 上机学时： 无 翻转、案例 实践、创新 实践：20学时 学 分： 2学分 开课学期： 第三学期 前导课程： 数字电路及逻辑 后续课程： 计算机组成原理、数据结构、微机接口技术、数字系统设计 正弦波和非正弦波常常作为信号源，被广泛地应用于无线电通信、自动测量及自动控制等系统中。电子技术实验中使用的低频信号发生器就是一种正弦波振荡电路，大功率的正弦波振荡电路还可以直接为工业生产提供能源。 6.1 正弦波振荡电路 6.2 多谐振荡器 6.3 单稳态触发器和施密特触发器 第6章 波形的产生与变换电路 6.1.1 正弦波振荡器的基本原理 一、自激振荡的条件 开关合在 “1”： 开关合在“2” ： 正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦波信号的电路，电路中只有直流源而没有外接信号源。其频率范围很广，可以从零点几Hz到几百MHz以上，其输出功率可以从几mW到几十mW。 6.1 正弦波振荡电路 由此知放大电路产生自激振荡的条件是： 即： ——幅度平衡条件 ——相位平衡条件 二、正弦波振荡器的起振过程 起振条件： 合闸后： 信号 小 三、正弦波振荡电路的组成与分类 ① 放大电路 ② 选频网络 ③ 正反馈网络 ④ 稳幅环节 确定 f0 合二为一 使输出幅值稳定 1、正弦波振荡电路的组成 根据选频网络所用元件分类： RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 石英晶体正弦波振荡电路 f0 1MHz f0 1MHz f0 很稳定 2、正弦波振荡电路的分类 三、正弦波振荡电路的组成与分类 四、正弦波振荡电路的分析步骤 1. 检查电路的结构和组成 ： （2）检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作； （1）检查电路是否包含四个组成部分，即放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节； （3）检查电路中的反馈信号取自什么地方，加在什么位置以及反馈信号的极性。 四、正弦波振荡电路的分析步骤 2. 判断电路是否满足自激振荡的条件 ： （2）幅值条件 （1）相位条件 瞬时极性法 ：断开反馈， 加频率为 f0 的信号 ， 若相同，则满足相位条件。 四、正弦波振荡电路的分析步骤 3. 振荡频率的估算 振荡频率由相位平衡条件决定。 1、文氏电桥（RC串并联）振荡器 1）RC串并联网络的选频特性 6.1.2 RC正弦波振荡电路 幅频特性： 相频特性： 当ω=ωo时，电路达到谐振， 电路呈“电阻性”，此时 幅值最大 2、文氏电桥振荡器的分析 1）组成 同相比例放大电路 RC选频网络，兼正反馈网络 Z1、Z2、 R3 与R4形成四个桥臂 2）起振条件及振荡频率 RC网络谐振时满足自激振荡的相位平衡条件。 振荡频率： 由同相放大电路： 由幅度起振条件： 由选频网络可知，谐振时： 或 结论： RC正弦波振荡器只能用作低频振荡器。 振荡频率的范围：1Hz ~1MHz 例如，桥式振荡器。 选R=1kΩ，C=200pF，则 fo=796Hz RC正弦波振荡器的振荡频率取决于R、C的数值。 若提高振荡频率fo ，必须选择较小的R和C值。 fo R基本放大电路的负载加重； C受到管子结电容和分布电容的限制。 当振荡频率高于1MHz时，采用LC正弦波振荡器。 (1) 起振过程 (2)稳定振荡 振荡频率的调整 改变开关S的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调； 改变电容C 的大小可实现频率的细调。 振荡频率 带稳幅环节的电路(1) 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，由于 uO 很 小，流过RF的电流也很小， 于是发热少，阻值高，使 RF 2R1；即AuF1。 随着振荡幅度的不断加强， uO增大，流过RF 的电流也 增大，RF受热而降低其阻 值，使得Au下降，直到RF=2 R1时，稳定于AuF=1， 振荡稳定。 半导体 热敏电阻 带稳幅环节的电路(1) 热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。 半导体 热敏电阻 稳幅过程： 思考： 若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？ 带稳幅环节的电路(2) 振