信號(hào)產(chǎn)生電路與變換電路

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1、第二章信號(hào)產(chǎn)生電路與變換電路利用集成運(yùn)算放大器或者專用模擬集成電路，配以少量的外接元件可以構(gòu)成各種類型的信號(hào)發(fā)生器和具有各種功能的變換電路。這些信號(hào)發(fā)生器和變換電路廣泛應(yīng)用于無(wú)線電測(cè)量，震動(dòng)測(cè)量，程序控制，無(wú)線電廣播與通信，近代生物物理，醫(yī)學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域及學(xué)科研究領(lǐng)域。2.1信號(hào)發(fā)生器什么是信號(hào)發(fā)生器？信號(hào)發(fā)生器（signalgenerator)是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)的儀器。按信號(hào)波形可分為正弦波發(fā)生器和非正弦波發(fā)生器兩大類。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。正弦波發(fā)生器通常由工作于線性狀態(tài)的運(yùn)算放大器和外接移項(xiàng)選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)

2、成。非正弦發(fā)生器通常是由運(yùn)放構(gòu)成的滯回比較器和有源、無(wú)源積分電路構(gòu)成。信號(hào)產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振蕩:非正弦波振蕩：RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性要求能：輸出信號(hào)的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號(hào)的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定一、正弦波發(fā)生器1正弦波振蕩電路的基本概念2正弦波振蕩電路正反饋放大電路如圖示。（注意與負(fù)反饋方框圖的差別）a.振蕩條件若環(huán)路增益則去掉仍有穩(wěn)定的輸出又所以振蕩條件為振幅平衡條件相位平衡條件1.1正弦波振蕩器的振蕩條件起振條件b.起振過(guò)程振蕩電路

3、是單口網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來(lái)自何處？電路器件內(nèi)部噪聲當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率?0的噪聲信號(hào)被放大，成為振蕩電路的輸出信號(hào)。？穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，使振幅平衡條件從回到起振條件放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUi1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu>1AuFu<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf起振穩(wěn)幅??c.穩(wěn)幅過(guò)程穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，使振幅平衡條件從回到

4、放大電路（包括負(fù)反饋放大電路）基本組成部分反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率。經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)1.2正弦波振蕩器的組成及分類分類RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)???一、RC文氏橋式振蕩電路??0?Fu?.??0?f90?-90??RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)式中:振蕩角頻率?0=1/RC當(dāng)信號(hào)頻率?=?0時(shí)?Fu?=1/3.=0o與零相移放大器配合使用滿足起振條件，電路起振，輸出正弦波信號(hào)。a.RC移相式正弦波振蕩電路一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相?90?二節(jié)RC環(huán)節(jié)移相?1

5、80?三節(jié)RC環(huán)節(jié)移相?270?對(duì)于的信號(hào)，—滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：選頻特性差，輸出波形差，輸出信號(hào)也不穩(wěn)定CRRfRCRC由三節(jié)RC超前或滯后移相反饋網(wǎng)絡(luò)和反相放大器組成，常用于產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)。若適當(dāng)選擇穩(wěn)幅負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋電阻，使放大器閉環(huán)增益大于一，即滿足振蕩的振幅平衡條件，就能在輸出端得到正弦波振蕩信號(hào)。提問(wèn)？為什么此電路中選用三節(jié)RC電路？當(dāng)RC相移電路取最大的90°時(shí)，輸出信號(hào)電壓為0，不滿足振蕩幅度條件，因此RC不能去最大的相移。要相移180°，則最少需要三節(jié)RC電路。補(bǔ)充知識(shí)：電壓比較器(Comparer)的分類功能：類型基本比

6、較器簡(jiǎn)單比較器(單門限)窗口比較器(雙門限)滯回比較器(施密特觸發(fā)器)比較電壓信號(hào)(被測(cè)試信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào))大小構(gòu)成：運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。1.運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法2.運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的分析方法：若U+＞U-則UO=+UOM；若U+＜U-則UO=-UOM。虛斷（運(yùn)放輸入端電流=0）uoui0+UOM-UOM簡(jiǎn)單比較器OuIuO1.過(guò)零電壓比較器uI<0uI>0UOmax-UOmaxUOHUOLuOuIOuIuO2.同相輸入單門限比較器UZURE

7、FuIUREF門限電壓UT特點(diǎn):1)工作在非線性區(qū)2)不存在虛短(除了uI=UREF時(shí))3)存在虛斷門限電壓UT=UREF1)電路和門限電壓6.3.3滯回比較器1.反相型滯回比較器正反饋當(dāng)uI>uP時(shí)，uO=-UZ當(dāng)uIUT+，則uO=

8、-UZ當(dāng)uI逐漸減小時(shí)只要uI>UT-