第2章信号产生电路与变换电路.ppt

第二章 信号产生电路与变换电路;2.1 信号发生器 什么是信号发生器？ 信号发生器（signal generator)是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦波发生器和非正弦波发生器两大类。 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。 正弦波发生器通常由工作于线性状态的运算放大器和外接移项选频网络构成。 非正弦发生器通常是由运放构成的滞回比较器和有源、无源积分电路构成。;信号产生电路;一、正弦波发生器; 正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）;起振条件;起振条件;放大电路（包括负反馈放大电路）;?;a. RC 移相式正弦波振荡电路; ;提问？;补充知识： 电压比较器(Comparer)的分类;1. 运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。;简单比较器;O;1)电路和门限电压;例：R1 = 30 k?，R2 =15 k?, UZ = ?6 V, UREF = 0, 求 UT。 ;特点： ;2. 同相型滞回比较器;传输特性;抗 干 扰;二、非正弦波振荡电路;2.方波发生器;工作原理：;此时，C向uO放电,再反向充电，直至达到下门限，输出电压跳变。;0;周期与频率的计算：;3、占空比可调的方波发生器;二、三角波发生器;工作原理：;波形图;三、锯齿波发生器;uo1=+UZ，D2截止，D1导通，Uo放电直至为0，在备反向充电，直至V-th,电平跳跃。;小结;第三节 电压---电流变换电路 在控制系统及测量设备中，通常要利用电压---电流变换电路进行信号的电压---电流之间的变换。 一、电流/电压变换电路 如右图 要求：电流源的内阻必须很大，否 则输入失调电压将被放大(1+Ri/Rs) 倍，会产生很大的误差。 电流is要远大于运放输入电流IB。 A为理想运放，则 输出电压正比于输入电流，与负载无关，实现I/V变换。;二、电压/电流变换电路 电压/电流转换即V/I转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。 ;如下图，由于输入信号变为直流电压E，为恒流源电路。分析其负载电流大小，因为虚断，IL=IR=E/R;如图，同样为恒流源电路， 负载电流IL=αIE= αE/R1 运放输出电流Io=IL/β=E/(1+ β)R1 所以，该电路输出恒定电流， 并且比上一个恒流源电路的输出 电流扩大了β倍。;(二)负载接地V/I变换电路;如图，为负载接地恒流源电路，分析输出电压和恒流源输出电流的大小。; 正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）;起振条件;起振条件; 电压-频率变换电路将输入的电压信号转换成相应的频率信号，即输出信号频率与输入信号电压值成比例，又称为电压控制振荡器(VCO)。 用途： 电压/频率变换电路（VFC）应用十分广泛，在不同的应用领域有不同的名称： 在无线电技术中，它被称为频率调制（FM）； 在信号源电路中，它被称为压控振荡器（OSC）； 在信号处理与变换电路中，它又被称为电压/频率变换电路和准模/数转换电路。 ;电压/频率变换电路与频率/电压变换电路是一对变换电路，经常相伴出现。 相对应的频率/电压变换电路也有几种不同的名称： 鉴频器（Frequency Discrimination）； 准数/模转换电路和频率/电压变换电路（FVC）。 VFC电路通常由积分器、电压比较器、自动复位开关等三部分组成。各种类型的区别主要在于复位方法和复位时间不同而已。 ;;一、运放VFC电路;单结晶体管VFC电路;补充：电压跟随器？;（二）复位型VFC电路 采用各种不同形式的模拟电子开关对VFC电路中的积分器进行复位。 1.场效应管开关复位型VFC电路; 该电路的积分器电容C1充电时间 放电时间(复位时间) t2t1 脉冲串频率 所以，当电路参数固定时，输出脉冲串频率与输入信号的电压值成正比例关系。 Vi增大，脉冲串频率升高；Vi减小，脉冲串频率降低。 为场效应管导通时的漏源极间电阻。;1)电路和门限电压;特点： ;2. 同相型滞回比较器;传输特性;2.双极型三极管开关复位型VFC电路;(三)反馈型VFC电路;等待状态：当接通电源并且输入为零时，因为负电源VR的影响，A2负向饱和，vo2小于0，T管截止，输出电压为低电平VOL 可调节R2，使低电平为-6V。 正常工作状态：当输入信号大于零时，输入信号经过A1向C1充电，积分器输出电压负方向线性增加，当其稍小于低电平时，比