1、第八章第八章波形的發生和信號的轉換波形的發生和信號的轉換8.1正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.2電壓比較器電壓比較器8.3非正弦波發生電路非正弦波發生電路8.4利用集成運放實現的信號轉換電路利用集成運放實現的信號轉換電路第第四四版版童童詩詩白白第第四四版版童童詩詩白白本章重點和考點：本章重點和考點：1.重點掌握重點掌握RC橋式正弦波振蕩電路的組成和橋式正弦波振蕩電路的組成和工作原理。工作原理。2.理解典型電壓比較器的電路組成、工作原理解典型電壓比較器的電路組成、工作原理和性能特點。理和性能特點。4.掌握信號轉換電路的工作原理。掌握信號轉換電路的工作原理。本章教學時數：本章教學時數：6學時學時3

2、.理解由集成運放構成的矩形波、三角波和理解由集成運放構成的矩形波、三角波和鋸齒波發生電路的工作原理、波形分析和有鋸齒波發生電路的工作原理、波形分析和有關參數。關參數。第第四四版版童童詩詩白白本章討論的問題：本章討論的問題：1.在模擬電子電路中需要哪些波形的信號作為測試信號和在模擬電子電路中需要哪些波形的信號作為測試信號和控制信號？控制信號？4.為什么正弦波振蕩電路中必須有選頻網絡？選頻網絡由為什么正弦波振蕩電路中必須有選頻網絡？選頻網絡由哪些元件組成？哪些元件組成？2.什么是自激振蕩？波形發生電路中必須在輸入信號作用什么是自激振蕩？波形發生電路中必須在輸入信號作用下才產生振蕩嗎？波形發生電路中

3、必須有放大電路嗎？下才產生振蕩嗎？波形發生電路中必須有放大電路嗎？3.正弦波振蕩電路所產生的自激振蕩和負反饋放大電路中正弦波振蕩電路所產生的自激振蕩和負反饋放大電路中所產生的自激振蕩有什么區別？所產生的自激振蕩有什么區別？第第四四版版童童詩詩白白本章討論的問題：本章討論的問題：5.電壓比較器與放大電路有什么區別？集成運放在電電壓比較器與放大電路有什么區別？集成運放在電壓比較器和運算放大電路中的工作狀態一樣嗎？壓比較器和運算放大電路中的工作狀態一樣嗎？6.如何組成矩形波、三角波和鋸齒波發生發生電路？如何組成矩形波、三角波和鋸齒波發生發生電路？7.為什么需要將輸入信號進行轉換？有哪些基本轉換？為什

4、么需要將輸入信號進行轉換？有哪些基本轉換？4.為什么說矩形波發生電路是產生非正弦波信號的基礎？為什么說矩形波發生電路是產生非正弦波信號的基礎？為什么非正弦波發生電路中幾乎都有電壓比較器？為什么非正弦波發生電路中幾乎都有電壓比較器？第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.1正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.1.1概述概述iU放大電路放大電路AioUAU 反饋網絡反饋網絡FtUU sin2ii OfUFU 如果反饋電壓如果反饋電壓 uf 與原輸入信號與原輸入信號 ui 完全相等，則即使完全相等，則即使無外輸入信號，放大電路輸出端也有一個

5、正弦波信號無外輸入信號，放大電路輸出端也有一個正弦波信號自激振蕩自激振蕩。(電路要引入正反饋電路要引入正反饋)圖圖 8.1.2正弦波振蕩電路的方框圖正弦波振蕩電路的方框圖一、產生正弦波振蕩的條件一、產生正弦波振蕩的條件第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件由此知放大電路產生自激振蕩的條件是：由此知放大電路產生自激振蕩的條件是：ifUU 即：即：iiofUUAFUFU 所以產生正弦波振蕩的條件是：所以產生正弦波振蕩的條件是：1 FA1 FA幅值平衡條件幅值平衡條件2argFAnFA 相位平衡條件相位平衡條件, 2 , 1 , 0 n電

6、路起電路起振的條件：振的條件：1 FA第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、正弦波振蕩電路的組成及分類二、正弦波振蕩電路的組成及分類組成組成：放大電路：放大電路：集成運放集成運放選頻網絡：選頻網絡：確定電路的振蕩頻率確定電路的振蕩頻率反饋網絡：反饋網絡：引入正反饋引入正反饋穩幅環節：穩幅環節：非線性環節，使輸出信號幅值穩定非線性環節，使輸出信號幅值穩定分類：分類：RC正弦波振蕩電路，頻率較低，在正弦波振蕩電路，頻率較低，在1MHz以下。以下。LC正弦波振蕩電路，頻率較高，在正弦波振蕩電路，頻率較高，在1MHz以上。以上。石英晶體

7、振蕩電路，頻率較高，振蕩頻率非常穩定。石英晶體振蕩電路，頻率較高，振蕩頻率非常穩定。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件三、判斷電路能否產生正弦波振蕩的方法和步驟三、判斷電路能否產生正弦波振蕩的方法和步驟1. 檢查電路是否具備正弦波振蕩的四個組成部分；檢查電路是否具備正弦波振蕩的四個組成部分；2. 檢查放大電路的靜態工作點是否能保證放大電路正檢查放大電路的靜態工作點是否能保證放大電路正常工作；常工作；3. 分析電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件；分析電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件；判斷相位平衡條件的方法是：判斷相位平衡條件的方

8、法是：瞬時極性法瞬時極性法。5.估算振蕩頻率和起振條件。估算振蕩頻率和起振條件。4.判斷是否滿足幅值平衡條件；判斷是否滿足幅值平衡條件；第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.1.2RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路RC串并聯網絡振蕩電路也稱串并聯網絡振蕩電路也稱RC橋式正弦波振蕩電橋式正弦波振蕩電路路或稱或稱文氏橋振蕩電路文氏橋振蕩電路(Wien)電路組成：電路組成：放大電路放大電路 集成運放集成運放 A ；選頻與正反饋網絡選頻與正反饋網絡 R、C 串并聯電路；串并聯電路；穩幅環節穩幅環節 RF 與與 R 組成的負反饋電路。組成

9、的負反饋電路。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件圖圖 8.1.4一、一、RC 串并聯選頻網絡串并聯選頻網絡Z1Z2)1j()1(1j1/j1j1/12211221221122212fCRCRCCRRCRCRCRUUF 取取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令，令 RC10 則：則： )j(3100 F第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件得得 RC 串并聯電路的幅串并聯電路的幅頻特性為：頻特性為：2002)(31 F3arctg00F 相頻特性為

10、：相頻特性為：時，時，當當RC10 31 F F = 0 0 0 F0 F 01/3+90-90圖圖 8.1.5第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、振蕩頻率與起振條件二、振蕩頻率與起振條件1. 振蕩頻率振蕩頻率RCf 2102. 起振條件起振條件1 FAf = f0 時，時，31 F由振蕩條件知：由振蕩條件知：所以起振條件為：所以起振條件為：3 A同相比例運放的電壓放大倍數為同相比例運放的電壓放大倍數為即要求：即要求：RRAu Ff1RR 2F第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電

11、子技術多媒體課件三、振蕩電路中的負反饋三、振蕩電路中的負反饋(穩幅環節穩幅環節)引入電壓串聯負反饋，可以提高放大倍數的穩定性，引入電壓串聯負反饋，可以提高放大倍數的穩定性，改善振蕩電路的輸出波形，提高帶負載能力。改善振蕩電路的輸出波形，提高帶負載能力。反饋系數反饋系數改變改變 RF，可改變反饋深度。，可改變反饋深度。增加負反饋深度，并且滿足增加負反饋深度，并且滿足3 A則電路可以起振，并產生比較穩定而失真較小的正則電路可以起振，并產生比較穩定而失真較小的正弦波信號。弦波信號。圖圖 8.1.7RRRF F反饋電阻反饋電阻 RF采用負溫度系數采用負溫度系數的熱敏電阻，的熱敏電阻，R采用正溫度系數采

12、用正溫度系數的熱敏電阻，均可實現的熱敏電阻，均可實現自動穩幅。自動穩幅。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件穩幅的其它措施穩幅的其它措施電流增大時，二極管動態電電流增大時，二極管動態電阻減小。電流減小時，動態阻減小。電流減小時，動態電阻增大，加大非線性環節，電阻增大，加大非線性環節，從而使輸出電壓穩定。從而使輸出電壓穩定。在在RF回路中串聯二個并聯的二極管。回路中串聯二個并聯的二極管。RrRAu dF1第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件四、振蕩頻率可調的四、振蕩頻率

13、可調的RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路用雙層波段開關接不同電容，用雙層波段開關接不同電容，作為振蕩頻率作為振蕩頻率f0的的粗調粗調；用同軸電位器實現用同軸電位器實現f0的的微調微調。RC串、并聯網絡中，串、并聯網絡中，如何調節頻率？如何調節頻率？問題：如何提高頻率？問題：如何提高頻率？RCf 210圖圖8.1.9 振蕩頻率連續可調的振蕩頻率連續可調的RC串并聯選頻網絡串并聯選頻網絡可調范圍：幾赫茲到幾百千赫茲。可調范圍：幾赫茲到幾百千赫茲。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.1.3LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 一

14、、一、LC 諧振回路的頻率特性諧振回路的頻率特性當頻率變化時，并聯電路阻抗當頻率變化時，并聯電路阻抗的大小和性質都發生變化。的大小和性質都發生變化。并聯電路的導納：并聯電路的導納：當當電路發生電路發生并聯諧振并聯諧振。 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY 0)(20200 LRLC 圖圖 8.1.10第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件并聯諧振角頻率并聯諧振角頻率LCLR11)(1200 令：令：RLQ0 諧振回路的品質因數諧振回路的品質因數當當 Q 1 時時LC10 LCf 210諧振頻率：諧振頻率：第八章波形的發生

15、和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件)11(j1)1j(j)1j(j1j)j(1j2LCRLCRLCLRLCLRCLRCZ 回路回路等效阻抗等效阻抗：RCLYZ 001LC 并聯回路的阻抗：并聯回路的阻抗：發生并聯諧振時，發生并聯諧振時，LC10 在諧振頻率附近，在諧振頻率附近，)1(j12200 QZZ可見，可見，Q 值不同，回路的阻抗不同。值不同，回路的阻抗不同。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件Z 0 不同不同 Q 值時，值時，LC 并聯并聯電路的幅頻特性：電路的幅頻特性：Z

16、01Z02Q1 Q2Q1Q2相頻特性：相頻特性： 0 F+90-90Q1Q2Q1 Q2感性感性純阻純阻容性容性結論：結論：1. 當當 f = f0 時，電路為純電阻時，電路為純電阻性，等效阻抗最大；當性，等效阻抗最大；當 f f0 時，電路為時，電路為容性。所以容性。所以 LC 并聯電路具有選頻并聯電路具有選頻特性。特性。2. 電路的品質因數電路的品質因數 Q 愈大，愈大，選頻特性愈好。選頻特性愈好。圖圖 8.1.11第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件諧振時諧振時 LC 回路中的電流回路中的電流ULRLUCI20200C)( 電

17、容支路的電流：電容支路的電流：并聯回路的輸入電流：并聯回路的輸入電流：ULRRI202)( 所以：所以：IQI C當當 Q 1 時，時，IICIILLCII 結論結論：諧振時，電容支路的電流與電感支路的電流大：諧振時，電容支路的電流與電感支路的電流大小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件若以若以LC并聯網絡作為共射放大電路的集電極負載并聯網絡作為共射放大電路的集電極負載beurZA當當f = f0時，電壓放大倍時，電壓放大倍數的數值最大，且無附數的數值最大，

18、且無附加相移。因而電路稱為加相移。因而電路稱為選頻放大電路選頻放大電路。若增加若增加正反饋正反饋，并用反饋，并用反饋電壓取代輸入電壓，則電電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路。路就成為正弦波振蕩電路。LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路變壓器反饋式變壓器反饋式電感反饋式電感反饋式電容反饋式電容反饋式第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、變壓器反饋式振蕩電路二、變壓器反饋式振蕩電路1.工作原理工作原理用瞬時極性判斷為用瞬時極性判斷為正反正反饋饋，所以滿足自激振蕩的相，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。位平衡條件。 - - 2.

19、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件LCf 210振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件MCRr be 圖圖 8.1.14變壓器反饋式變壓器反饋式振蕩電路振蕩電路第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件三、電感反饋式振蕩電路三、電感反饋式振蕩電路1.電路組成電路組成用瞬時極性判斷用瞬時極性判斷為為正反饋正反饋，所以滿足，所以滿足自激振蕩的相位平衡自激振蕩的相位平衡條件。條件。- -2.振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件CMLLLCf)2(2121210 振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件RrMLML be21 圖圖 8.1.17第八章波形的

20、發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件四、電容反饋式振蕩電路四、電容反饋式振蕩電路1.電路組成電路組成用瞬時極性判斷用瞬時極性判斷為為正反饋正反饋，所以滿足，所以滿足自激振蕩的相位平衡自激振蕩的相位平衡條件。條件。2.振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件212102121CCCCLLCf 振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件RrCC be12 圖圖 8.1.20 - - -第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件電容反饋式改進型振蕩電路電容反饋式改進型振蕩電路210111121CCCLf

21、振蕩頻率振蕩頻率選擇選擇 C C1， C C2，則：則：LCf 210減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于適用于產生高頻振蕩。產生高頻振蕩。圖圖 8.1.22第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件若要求電容反饋式振蕩電路的振蕩頻率高達若要求電容反饋式振蕩電路的振蕩頻率高達100MHz，怎么辦？，怎么辦？采用共基放大電路采用共基放大電路如何分析？如何分析？第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件名稱名稱變壓器反饋式變壓器反饋式電感

22、反饋式電感反饋式電容反饋式電容反饋式電容反饋式改進型電容反饋式改進型電電路路形形式式振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件同左同左頻率調節方頻率調節方法及范圍法及范圍頻率可調，范圍頻率可調，范圍較寬。較寬。同左同左頻率可調，范頻率可調，范圍較小。圍較小。同左同左振蕩波形振蕩波形一般一般較差較差好好好好頻率穩定度頻率穩定度可達可達 10-4同左同左可達可達 10-4 10-5可達可達 10-5適用頻率適用頻率幾千赫幾千赫 幾十兆幾十兆赫赫同左同左幾兆赫幾兆赫 一百一百兆赫兆赫同左同左各種各種 LC 振蕩電路的比較振蕩電路的比較LCf 210CMLLf)2(21210 2121021CCCCLf 210

23、111121CCCLf MCRr be RrMLML eb21 RrCC eb12 第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.1.4石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 石英晶體諧振器，簡稱石英晶體，具有非常石英晶體諧振器，簡稱石英晶體，具有非常穩定的固有頻率。穩定的固有頻率。一、石英晶體的特點一、石英晶體的特點壓電效應壓電效應：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產生機械變形；若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應的生機械變形；若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應的方向上會產生一定的電場。方向上會產生一定的電場。

24、壓電諧振壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時，振幅突然增加。頻率時，振幅突然增加。1.壓電效應和壓電振蕩壓電效應和壓電振蕩第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件2.等效電路和振蕩頻率等效電路和振蕩頻率符號：符號：串聯諧振頻率串聯諧振頻率LCf 21s并聯諧振頻率并聯諧振頻率0s00p121CCfCCCCLf 電抗頻率特性電抗頻率特性OfXfsfp容性容性容性容性感性感性圖圖 8.1.27圖圖 8.1.28第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模

25、擬電子技術多媒體課件二、石英晶體正弦波振蕩電路二、石英晶體正弦波振蕩電路1.并聯型石英晶體正弦波振蕩電路并聯型石英晶體正弦波振蕩電路交流等效電路交流等效電路振蕩頻率振蕩頻率CCCCCCLf 000)(212121CCCCC 由于由于CCC 0s021fLCf 圖圖 8.1.29第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件2.串聯型石英晶體振蕩電路串聯型石英晶體振蕩電路圖圖 8.1.30串聯型石英晶串聯型石英晶體振蕩電路體振蕩電路當振蕩頻率等于當振蕩頻率等于 fS 時，時，晶體阻抗最小，且為純電晶體阻抗最小，且為純電阻，此時正反饋最強，相阻

26、，此時正反饋最強，相移為零，電路滿足自激振移為零，電路滿足自激振蕩條件。蕩條件。振蕩頻率振蕩頻率s0ff 調節調節 R 可改變反饋的強弱，以獲得良好的正弦波。可改變反饋的強弱，以獲得良好的正弦波。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.2電壓比較器電壓比較器1.電壓比較器將一個模擬量輸入電壓與一個參考電壓比較器將一個模擬量輸入電壓與一個參考電 壓 進 行 比 較 ， 輸 出 只 有 兩 種 可 能 的 狀 態 ： 高電 壓 進 行 比 較 ， 輸 出 只 有 兩 種 可 能 的 狀 態 ： 高電平或低電平。電平或低電平。2.比較器

27、中的集成運放一般工作在非線性區；處于比較器中的集成運放一般工作在非線性區；處于開環狀態或引入正反饋。開環狀態或引入正反饋。3.分類：單限比較器、滯回比較器及窗口比較器。分類：單限比較器、滯回比較器及窗口比較器。8.2.1概述概述4.比較器是組成非正弦波發生電路的基本單元，在比較器是組成非正弦波發生電路的基本單元，在 測量、控制、測量、控制、D/A和和A/D轉換電路中應用廣泛。轉換電路中應用廣泛。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件一、一、 電壓比較器的傳輸特性電壓比較器的傳輸特性1.電壓比較器的輸出電壓與輸入端的電壓之間函數關系電

28、壓比較器的輸出電壓與輸入端的電壓之間函數關系)(OIufu2.閾值電壓閾值電壓： UT當比較器的輸出電壓由一種狀態跳變為另一種狀態所當比較器的輸出電壓由一種狀態跳變為另一種狀態所對應的輸入電壓。對應的輸入電壓。3.電壓傳輸特性的三要素電壓傳輸特性的三要素(1)輸出電壓的高電平輸出電壓的高電平UOH和低電平和低電平UOL的數值。的數值。(2)閾值電壓的數值閾值電壓的數值UT。(3)當當uI變化且經過變化且經過UT時，時， uO躍變的方向。躍變的方向。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、理想運放的非線性工作區二、理想運放的非線性工

29、作區+UOMuOuP uN NO-UOM集成運放的電壓傳輸特性集成運放的電壓傳輸特性在電壓比較器中，集成運放不是工作在開環在電壓比較器中，集成運放不是工作在開環狀態，就是工作在正反饋。狀態，就是工作在正反饋。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.2.2單限比較器單限比較器一、過零比較器一、過零比較器由于理想運放的開環差模由于理想運放的開環差模增益為無窮大，所以增益為無窮大，所以當當 uI 0 時，時，uO = - UOM ；過零比較器的過零比較器的傳輸特性傳輸特性為：為：uIuO+UOM-UOMOUOM 為集成運放的最大輸出電壓

30、。為集成運放的最大輸出電壓。閾值電壓閾值電壓：當比較器的輸出電壓由一種狀態跳變為當比較器的輸出電壓由一種狀態跳變為另一種狀態所對應的輸入電壓。另一種狀態所對應的輸入電壓。圖圖8.2.3第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件利用穩壓管限幅的過零比較器利用穩壓管限幅的過零比較器設任何一個穩壓管被反向設任何一個穩壓管被反向擊穿時，兩個穩壓管兩端總的擊穿時，兩個穩壓管兩端總的的穩定電壓為的穩定電壓為 UZ UOMuIuO+UOM -UOMO+UZ-UZ當當 uI 0 時，右邊的穩壓管時，右邊的穩壓管被反向擊穿，被反向擊穿，uO = - UZ

31、 ；圖圖 8.2.6第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件利用穩壓管限幅的過零比較器利用穩壓管限幅的過零比較器(二二)電路圖電路圖傳輸特性傳輸特性uIuO+UOpp -UOppO+UZ-UZ問題：如將輸入信號加在問題：如將輸入信號加在“+”端，傳輸特性如何？端，傳輸特性如何？第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件問題：問題：過零比較器如圖所示，過零比較器如圖所示，輸入為正負對稱的正弦波時，輸入為正負對稱的正弦波時，輸出波形是怎樣的？輸出波形是怎樣的？vIOT 2 3 4

32、ttvOVOHOVOL傳輸特性傳輸特性uIuO+UOpp -UOppO+UZ-UZ將正弦波變為矩形波將正弦波變為矩形波第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、單限比較器二、單限比較器單限比較器有一個門限單限比較器有一個門限電平，當輸入電壓等于此門電平，當輸入電壓等于此門限電平時，輸出端的狀態立限電平時，輸出端的狀態立即發生跳變。即發生跳變。REF21TURRuUI當輸入電壓當輸入電壓 uI 變化，使反相變化，使反相輸入端的電位為零時，輸出端的輸入端的電位為零時，輸出端的狀態將發生跳變，門限電平為：狀態將發生跳變，門限電平為：uIu

33、O+UOM- -UOMO+UZ- -UZREF12URR過零比較器是門限電平為零過零比較器是門限電平為零的單限比較器。的單限比較器。圖圖 8.2.7R1R2第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件存在干擾時單限比較器的存在干擾時單限比較器的 uI、uO 波形波形單限比較器的單限比較器的作用作用：檢測輸入的模擬信號是否達到：檢測輸入的模擬信號是否達到某一給定電平。某一給定電平。缺點缺點：抗干擾能力差。：抗干擾能力差。解決辦法解決辦法： 采用具有采用具有滯回滯回 傳輸特性的比較器。傳輸特性的比較器。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的

34、發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件復習：復習：1.RC正弦波串、并聯振蕩電路正弦波串、并聯振蕩電路電路圖電路圖振蕩頻率振蕩頻率RCf 210起振條件起振條件1 FA3 ARR 2F如何穩幅如何穩幅如何調頻如何調頻2.電壓比較器電壓比較器過零比較器過零比較器uIuO+UOpp - -UOppO+UZ- -UZ單限比較器單限比較器 R1R2uIuO+UOM- -UOMO+UZ- -UZREF12URR第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件電壓比較器分析方法小結電壓比較器分析方法小結（1）由限幅電路確定電壓比較器

35、的輸出高電平）由限幅電路確定電壓比較器的輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL 。（2）寫出）寫出up和和uN的電位表達式，令的電位表達式，令up=uN ，解得輸，解得輸入電壓就是閾值電壓入電壓就是閾值電壓UT。（3） u0在在uI 過過UT時的躍變方向決定于作用于集成時的躍變方向決定于作用于集成運放的哪個輸入端。運放的哪個輸入端。當當uI從反向輸入端輸入時，從反向輸入端輸入時，uIUT ,u0=U0L 。反之，結論相反。反之，結論相反。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件例例8.2.1在圖在圖8.2.6所示電路中，所示電

36、路中，UZ=6V ，在圖在圖8.2.7中中所示電路中，所示電路中， R1= R2 =5k ，基準電壓，基準電壓UREF=2V ，穩壓，穩壓管的穩定電壓管的穩定電壓UZ=5V ；它們的輸入電壓均為圖；它們的輸入電壓均為圖8.2.8（a）所示的三角波。試畫出圖所示的三角波。試畫出圖8.2.6所示電路的輸出電壓所示電路的輸出電壓u01和和圖圖8.2.7所示電路的輸出電壓所示電路的輸出電壓u02 解解圖圖8.2.6為過零比較器為過零比較器圖圖8.2.7為一般單限比較器。為一般單限比較器。VURRU2REF21T圖圖8.2.8例例8.2.1波形圖波形圖R1R2第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生

37、和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.2.3滯回比較器滯回比較器一、從反相輸入端輸入的滯回比較器電路一、從反相輸入端輸入的滯回比較器電路計算閾值電壓計算閾值電壓UTZ211TURRRU電壓傳輸特性電壓傳輸特性uo從從+ +UZ躍變到躍變到- -UZ的的 閾值電壓為閾值電壓為+UTuo從從- -UZ躍變到躍變到+ +UZ的的 閾值電壓為閾值電壓為-UTuI在在-UT與與+UT之間增加或之間增加或減小減小, uO不發生變化不發生變化第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件UREF 為參考電壓；為參考電壓； uI 為為

38、輸入電壓；輸出電壓輸入電壓；輸出電壓 uO 為為 +UZ 或或 - -UZ。當當 uP = uN N 時，輸出電壓的狀時，輸出電壓的狀態發生跳變。態發生跳變。ZF22REFF2FuRRRURRRuP 比較器有兩個不同的門限電平，比較器有兩個不同的門限電平，故傳輸特性呈滯回形狀。故傳輸特性呈滯回形狀。 +UZuIuO - -UZOUT- -UT+ +圖圖 8.2.10滯回比較器滯回比較器二、加了參考電壓的二、加了參考電壓的滯回比較器滯回比較器第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件若若 uO= UZ ，當，當 uI 逐漸減小逐漸減小時，

39、使時，使 uO 由由 UZ 跳跳變為變為 UZ 所需的門限電平所需的門限電平 UT ZF22REFF2FTURRRURRRU 回差回差( (門限寬度門限寬度) ) UT ：ZF22TTT2URRRUUU 若若 uO = UZ ，當，當 uI 逐漸增大逐漸增大時，使時，使 uO 由由 + +UZ 跳變跳變為為 - -UZ 所需的門限電平所需的門限電平 UT+ZF22REFF2FTURRRURRRU 第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件例例8.2.2已知輸入波形和電壓傳輸特性，分析輸出電壓的波形。已知輸入波形和電壓傳輸特性，分析輸出電

40、壓的波形。圖圖8.2.11例例8.2.2波形圖波形圖 UZ 9VV3URRRUZ211T圖圖8.2.9滯回比較器電路滯回比較器電路uO /Vt0+9-9第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.2.4 窗口比較器窗口比較器參考電壓參考電壓 UREF1 UREF2若若 uI 低于低于 UREF2 ，運放，運放 A1 輸出低電平，輸出低電平，A2 輸出高電平，二輸出高電平，二極管極管 VD1 截止，截止，VD2導通，輸出導通，輸出電壓電壓 uO 為高電平；為高電平；若若 uI 高于高于 UREF1 ，運放，運放 A1 輸出高電平，輸出高

41、電平，A2 輸出低電輸出低電平，二極管平，二極管 VD2 截止，截止，VD1 導通，輸出電壓導通，輸出電壓 uO 為高電平；為高電平；圖圖 8.2.13雙限比較器雙限比較器( (a) )前面的比較器在輸入電壓單一方向變化時，輸出電壓只躍前面的比較器在輸入電壓單一方向變化時，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測出輸入電壓是否在二個電壓之間。變一次，因而不能檢測出輸入電壓是否在二個電壓之間。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件當當 uI 高于高于 UREF2 而低于而低于 UREF1 時時 ，運放，運放 A1、 A2 均輸出均輸出低電平，

42、二極管低電平，二極管 VD1 、VD2 均均截止，輸出電壓截止，輸出電壓 uO 為低電平；為低電平；上門限電平上門限電平 UTH = UREF1 ；下門限電平下門限電平 UTL = UREF2 。uIuOOUTHUTL綜上所述，雙限比較器在輸入信號綜上所述，雙限比較器在輸入信號 uI UREF1 時，輸出為高電平；而當時，輸出為高電平；而當 UREF2 uI UREF1 時，輸時，輸出為低電平。出為低電平。圖圖 8.2.13( (b) )第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.2.5集成電壓比較器集成電壓比較器一、集成電壓比較器的

43、主要特點和分類：一、集成電壓比較器的主要特點和分類：1. 具有較高的開環差模增益；具有較高的開環差模增益；2. 具有較快的響應速度；具有較快的響應速度；3. 具有較高的共模抑制比和允許共模輸入電壓較高；具有較高的共模抑制比和允許共模輸入電壓較高；4. 具有較低的失調電壓、失調電流及較低的溫漂。具有較低的失調電壓、失調電流及較低的溫漂。分類：分類：單、雙和四電壓比較單、雙和四電壓比較通用型、高速型、低電壓型和高精度型通用型、高速型、低電壓型和高精度型普通、集電極（或漏極）開路輸出或互補輸出型普通、集電極（或漏極）開路輸出或互補輸出型第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子

44、技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、集成電壓比較器的基本接法二、集成電壓比較器的基本接法1.通用型集成電壓比較器通用型集成電壓比較器AD790引腳圖引腳圖+12V單單電源供電源供電，邏電，邏輯電源輯電源為為5V。5V雙電雙電源供電，源供電，邏輯電源邏輯電源為為5V。1 15V雙雙電源供電，電源供電，邏輯電源邏輯電源為為5V。第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件2.集電極開路集成電壓比較器集電極開路集成電壓比較器LM119金屬封裝的管腳圖金屬封裝的管腳圖反相輸入反相輸入2同相輸入同相輸入2電路為雙限比較器，電路為雙限比較器，能實

45、現線與功能能實現線與功能圖圖8.2.16由由LM119構成的雙限比較器及構成的雙限比較器及其電壓傳輸特性其電壓傳輸特性第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.3非正弦波發生電路非正弦波發生電路非正弦波非正弦波：矩形波、三角波、尖頂波和階梯波等矩形波、三角波、尖頂波和階梯波等圖圖8.3.1幾種常見的非正弦波幾種常見的非正弦波第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.3.1矩形波發生電路矩形波發生電路一、電路組成一、電路組成RC 充放電充放電回路回路滯回滯回比較器比較器圖圖

46、 8.3.2滯回比較器：集成運放、滯回比較器：集成運放、R1、R2；充放電回路：充放電回路：R、C；（延遲環節、反饋網絡）（延遲環節、反饋網絡）鉗位電路：鉗位電路：VDZ、R3。（穩幅環節）（穩幅環節）第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、工作原理二、工作原理設設 t = 0 時，時，uC = = 0，uO = + UZ則則Z211URRRu tOuCZ211URRR Z211URRR OuOZU ZU tu+u 當當 u = uC = u+ 時，時，t1t2Z211URRRu 則則當當 u = uC = u+ 時，輸出又時，輸

47、出又一次跳變，一次跳變， uO = + UZ輸出跳變，輸出跳變， uO = UZ圖圖 8.3.42T2T第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件三、振蕩周期三、振蕩周期電容的充放電規律：電容的充放電規律： )(e)()0()( CtCCCuuutu 對于放電，對于放電，Z211) 0(URRRuC Z)(UuC RC 解得：解得：)21ln(221RRRCT 結論：改變充放電回路的時間常數及滯回比較器的電結論：改變充放電回路的時間常數及滯回比較器的電阻，即可改變振蕩周期。阻，即可改變振蕩周期。t1t22T2TtOuCZ211URRR

48、Z211URRR OuOZU ZU tt3圖圖 8.3.4振蕩頻率振蕩頻率f=1/TZ211)2(URRRTuC第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件四、占空比可調的矩形波發生電路四、占空比可調的矩形波發生電路圖圖 8.3.5a使電容的充、放電時間常數不使電容的充、放電時間常數不同且可調，即可使矩形波發生器的同且可調，即可使矩形波發生器的占空比可調。占空比可調。tOuCuOtOT1T2T充電時間充電時間 T1放電時間放電時間 T2)21ln()(221W1RRCRRT )21ln()(221W2RRCRRT 占空比占空比 DWW12

49、RRRRTTD 圖圖 8.3.5b第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件8.5.2三角波發生電路三角波發生電路一、電路組成一、電路組成圖圖8.3.6采用波形變換的方法得到三角波采用波形變換的方法得到三角波uO1為方波為方波電路分析電路分析uO2為三角波為三角波)()( )(d1OO01IOOIOtuttRCUtutuRCu第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、工作原理二、工作原理當當 u+ = u = 0 時，滯回比較時，滯回比較器的輸出發生跳變。器的輸出發生跳變。圖

50、圖 8.3.8o2121o211uRRRuRRRu實用電路實用電路Z21TURRU閾值電壓左邊是同相輸入滯回比較器左邊是同相輸入滯回比較器右邊為反向積分運算電路右邊為反向積分運算電路圖圖 8.3.7R3R4傳輸特性傳輸特性 +UT -UT +UZ -UZuOuI第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件二、工作原理二、工作原理OuO1ZU ZU tOuOomU omU t當當 u+ = u = 0 時，滯回比較時，滯回比較器的輸出發生跳變。器的輸出發生跳變。圖圖 8.3.9o2121o211uRRRuRRRuZ21TURRU閾值電壓圖圖 8.3.7R3R4設設t=0時，時， uO1 = +UZ u0= 0 )()( )(d1OO013IOOI3OtuttCRUtutuCRu第八章波形的發生和信號的轉換第八章波形的發生和信號的轉換模擬電子技術多媒體課件模擬電子技術多媒體課件三、輸出幅度和振蕩周期三、輸出幅度和振蕩周期Z21omURR