模拟电路详尽课件(第9章).ppt

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1、9.1正弦波产生电路9.2非正弦波产生电路9.3直流稳压电源9.4用EWB分析波形产生电路第九章波形产生电路与直流稳压电源9．1正弦波产生电路9.1.1振荡的基本原理9.1.2文氏电桥振荡器9.1.3石英晶体振荡器振荡器的示意图9.1.1振荡的基本原理振荡器的两组成部分：基本放大器，选频网络在波形产生电路(振荡器)中，为了产生振荡，必须引入正反馈。若环路增益满足:，意味着没有输入信号，电路也会有输出信号，满足了持续振荡的平衡条件。可以用幅度平衡条件和相位平衡条件来表示。设，可得：（幅度平衡条件）（相位平衡条件）实际的正弦波振荡器的初始信号是由电路内噪声或瞬态过程的扰动引起的。这些噪声

2、或扰动的频谱很宽，选频网络把所需频率分量从中选择出来，这时只要环路增益满足：用幅度起振条件和相位起振条件来表示：（幅度起振条件）（相位起振条件）文氏电桥振荡器9.1.2文氏电桥振荡器运放Ａ和R1、R2组成负反馈放大器作为基本放大器，增益为:RC串并联网络作为选频网络同时实现正反馈，反馈系数为:()环路增益为:代入ZP、ZS，可得令,得文氏电桥振荡器环路增益的频率特性:当,即时为了便于起振，须选择:选取，文氏电桥振荡器满足振荡的平衡条件谐振频率9.1.3石英晶体振荡器1．石英晶体的压电效应及其等效电路若在石英晶体的两个电极间加一电场，晶片就会产生机械形变；反之，若在晶片两侧加机械力，晶片就

3、会在相应的方向上产生电场，这种机电相互转换的物理现象称为压电效应。石英晶片有一固有振动频率，其值极其稳定，且与晶片的切割方法、几何形状、尺寸有关。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率相等时，机械振动与它所产生的交变电压都会显著增大，这种现象称为压电谐振。等效电路可知，石英晶体有两个谐振频率。串联谐振频率为:并联谐振频率为:石英晶体谐振器石英晶体的电抗和频率的关系图示：由于,所以fS和fP非常接近。串联型晶体振荡电路石英晶体振荡电路可归结为串联型和并联型两类。串联型发生振荡时，正反馈最强，石英晶体工作在串联谐振频率fS处，呈现小电阻；电路的振荡频率为fS。２．石英晶体振荡电路由于C1、C2

4、和C0(晶体静态电容)均远大于C(晶体弹性等效电容)，电路谐振频率主要由L、C决定,。并联型晶体振荡电路并联型发生振荡时，石英晶体工作在fS和fP之间，呈现感抗。9.2.1方波发生器9.2.2三角波发生器9.2.3锯齿波发生器9.2.4压控振荡器9.2非正弦波产生电路方波是占空比为５０％的矩形波。方波发生器由迟滞比较器和RC电路构成。9.2.1方波发生器设t=0时，电源接通，电容C起始电压为0，uo=+UZ，运放同相端对地电压为uo=+UZ通过R对C充电，uC呈指数规律增加。当t=t2，时，跳变为+UZ，电容又被充电。周而复始即可在输出端得到的方波。当跳变为UZ，这时运放同相端对地电压

5、为uo=UZ时，C通过R放电，uC呈指数规律下降。波形图电容放电时间常数=RC，终值，根据三要素法求得从到放电时间T1为充电时间T2和放电时间T1相等，方波周期为方波频率为三角波可通过方波积分来得到，下图所示为三角波发生器。9.2.2三角波发生器设t=0时，电源接通，电容C起始电压为0，uo=0，运放A1同相端对地电压为uo=+UZ通过R对C恒流充电，uo线性下降，U+不断减少当t=t1时，，uo1由+UZ跳变为UZ。此时运放A1的同相端对地电压为C通过R对恒流放电，uo线性上升，U+也不断增大。当时t=t2，，uo1由UZ跳变为+UZ。uo1又通过R对C充电。如此周而复始，可在

6、uo端得到三角波。波形图在T1期间，C恒流放电，放电电流为，电容上电压的变化量为，放电时间T1为充电时间T2与放电时间T1相等，三角波的周期为三角波的频率为在三角波发生器电路的基础上，附加少量元件，使电容充放电的时间常数不一样，就可获得锯齿波，如图：9.2.3锯齿波发生器当uo=+UZ时，电容C充电，充电电阻为R//R4(忽略二极管正向导通电阻)。充电时间常数小，uo下降快，构成了锯齿波的回程。当uo=UZ时，电容C放电，放电电阻为R，放电时间常数大，uo上升慢，构成了锯齿波的正程。锯齿波的幅值为，可计算出上升和下降时间分别为锯齿波的周期为压控振荡器通过外加的电压控制端，来控制信号的振

7、荡频率，能实现振荡频率与控制电压成正比。9.2.4压控振荡器当uo4=+UZ时，A4的同相端电位为：当uo3达到时，uo4从+UZ跳变到UZ。当uo4=UZ时，A4的同相端电位为：当uo3达到时，uo4从-UZ跳变到+UZ。波形图在T1期间，电容上的电压变化量为，电容的充放电电流为，由得振荡频率为9.3直流稳压电源9.3.1反馈式线性稳压电路9.3.2三端集成稳压器直流稳压电源的基本任务是将电力网交流电压（220V，50Hz）