1、4）正弦波振荡电路分析方法和步骤：（1）观察电路是否是否包含振荡电路的四部分组成；（2）判断放大电路正常工作，即是否有合适的静态工作点，且动态信号是否能够输入和输出和放大；（3）判断电路能否振荡关键是相位。若相位条件不满足，则电路肯定不是正弦波振荡器。相位平衡条件是判断振荡电路能否振荡的基本条件。可用瞬时极性判断方法。（4）估算振荡频率振荡电路的振荡频率fO是由相位平衡条件决定的。对RC选频网络，由网络频率特性求出fO；对LC选频网络，由谐振回路总电抗为零估算出fO。（5）分析起振条件（幅值条件）欲使振荡电路能自行起振，须满足AF|1的幅值条件。 ，（6）稳幅与稳频稳幅是指“起振增幅等幅”的振
2、荡建立过程，也就是从|AF|1到达| AF|=1（稳定）的过程。稳幅的办法可采用非线性元件来自动调节反馈的强弱以维持输出电压恒定。稳频是指维持输出信号频率恒定。可以采取提高回路Q值，尽且减小回路损耗的办法稳频。 2、RC正弦波振荡电路1） RC串并联选频网络的频率响应 电路见教材P342图8.5。推导有： 谐振角频率和谐振频率分别为：， 幅频特性：相频特性：当f=f0时的反馈系数，即且与频率f0的大小无关，此时的相角 F=0。2）RC文氏桥振荡电路（1）RC文氏桥振荡电路的构成RC文氏桥振荡器的电路如图所示，RC串并联网络是正反馈网络，另外还增加了Rf和R1负反馈网络。、RC串并联网络与Rf和
3、R1负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。为满足振荡的幅度条件 =1，所以Af3。加入Rf和R1支路，构成串联电压负反馈。 （2）RC文氏桥振荡电路的稳幅过程RC文氏桥振荡电路的稳幅作用是靠非线性元件，如热敏电阻实现的。上图R1是正温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R1上所加的电压升高，即温度升高，R1阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。若热敏电阻是负温度系数，应放置在Rf的位置。采用反并联二极管的稳幅电路见教材P394，图8.1.8所示。电路的电压增益为式中 R”p是电位器上半部的电阻值，Rp是电位器下半部的电阻值。R3= R3 / RD，RD是并联二极管的等效平均电阻值。当Vo大时，二极
4、管支路的交流电流较大，RD较小，Avf较小，于是Vo下降。由图（b）可看出，二极管工作在C、D点所对应的等效电阻，小于工作在A、B点所对应的等效电阻，所以输出幅度小。二极管工作在A、B点，电路的增益较大，引起增幅过程。当输出幅度大到一定程度，增益下降，最后达到稳定幅度的目的。（3）频率可调的RC桥正弦波振荡电路 调整方法：在RC串、并联网络中，用双层波段开关接不同电容，实现振荡频率的fo粗调，用同轴电位器实现振荡频率的微调，见教材P395，图8.1.9所示。可调频率范围从几HZ至几KHZ。3、LC正弦波振荡电路1）LC并联谐振电路的频率特性 LC并联谐振电路如图（a）所示。并联谐振曲线如图（b
5、）所示（a）LC并联谐振电路 （b） 并联谐振曲线谐振时：谐振频率：并联谐振电路的品质因数：并联谐振电路的谐振阻抗谐振时，LC并联谐振电路相当一个电阻。2）变压器反馈式LC振荡电路变压器反馈LC振荡电路如图所示。LC并联谐振电路作为三极管的负载，反馈线圈2与电感线圈相耦合，将反馈信号送入三极管的输入回路。交换反馈线圈的两个线头，可改变反馈的极性。调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。图 变压器反馈LC振荡电路 变压器反馈LC振荡电路的振荡频率与并联LC谐振电路相同，为：3）电感三点式LC振荡电路图示为电感三点式LC振荡电路。电感线圈L1和L2是一个线圈，2点是
6、中间抽头。如果设某个瞬间集电极电流减小，线圈上的瞬时极性如图所示。反馈到发射极的极性对地为正。图中三极管是共基极接法，所以使发射结的净输入减小，集电极电流减小，符合正反馈的相位条件。图（b）是共射极接法电感三点式LC振荡电路。 图（a）共基极电感三点式LC振荡电路 图（b）共射极电感三点式LC振荡电路分析三点式LC振荡电路下方法：将谐振回路的阻抗折算到三极管的各个电极之间，有Zbe、Zce、Zcb。对于图（a）是L2、是L1、是C。可以证明，若满足相位平衡条件，和必须同性质，即同为电容或同为电感，且与性质相反。4）电容三点式LC振荡电路电容三点式LC振荡电路，见图所示。（a）CB组态 （b）C
7、E组态5）石英晶体LC振荡电路利用石英晶体高品质因数的特点，构成LC振荡电路，如图所示。 （a）串联型 f0 =fs （b）并联型 fs f0Ui URL时，UO1为低电平，UO2为低电平，D1、D2截止，UO =低电平。 窗口比较器的电压传输特性见教材P371图8.35（b）所示。该比较器有两个阈值，传输特性曲线呈窗口状，故称为窗口比较器。用于检测输入信号的电平是否处在两个给定的参考电压之间。 过零比较器的工作原理及电压传输特性； 滞回比较器工作原理及电压传输特性。 滞回比较器电压传输特性的推导。第二十七讲 非正弦波发生电路1、方波发生器方波发生器是由滞回比较器和RC定时电路构成的，电路见教
8、材P375图8.39（a）所示。2） 工作原理及波形分析 电源刚接通时，设Uc=0，Uo=+Uz,电容C充电，Uc升高。当时，所以，电容C放电，Uc下降。，返回初态。如此周而复始产生振荡。电路输出波形见教材P375图8.39（b）所示。由于充电和放电时间常数相同，故输出Uo的高低电平宽度相等，故为方波发生器。3） 振荡周期方波的周期用过渡过程公式可以方便地求出 4）电路特点 改变R3、C及R2/R1的比值，可改变周期T。2、占空比可调的矩形波电路 1）电路结构显然，为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路见教材P374图8.38（a）所示。 2）工作
9、原理及波形分析 C充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D1、R3； C放电时，放电电流经R3、二极管D2、电位器的下半部。 由于充、放电时间常数不同，这样就得到了矩形波电路。其输出波形见教材P374图8.38（b）所示。 3）振荡周期占空比为：。其中：时间常数：，Rw是电位器中点到上端的电阻，是二极管导D1、D2的导通电阻。控制1和2的比值即可得到输出高低电平宽度不同的波形。振荡周期：4） 电路特点 通过调节Rw，可改变输出波形的占空比。3、三角波发生器三角波发生器的电路见教材P376图8.40（a）所示。它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反馈给滞回比较器，作为滞回比较器
10、的UREF。当UO1=+UZ时,则电容C充电, 同时UO按线性逐渐下降，当使A1的Up略低于UN 时，UO1 从+UZ跳变为-UZ。 在U01= UZ后，电容C开始放电，Uo 按线性上升，当使A1的Up略大于零时，U01 从Uz跳变为+Uz，如此周而复始，产生振荡。Uo的上升、下降时间相等，斜率绝对值也相等，故Uo为三角波。其输出波形见教材P376图8.40（b）所示输出峰值正向峰值，负向峰值 3） 振荡周期由 4）电路特点 通过改变R3、C及R1/R2的比值，可改变振荡周期T。4、锯齿波发生器锯齿波发生器的电路见教材P379图8.43（a）所示，显然为了获得锯齿波，应改变积分器的充、放电时间
11、常数。电路工作原理是利用二极管的单向导电性，使积分电路中充电和放电的回路不同。锯齿波电路的波形图见教材P379图8.43（b）所示。 3）振荡周期和占空比振荡周期 占空比 调整R1和R2的阻值可改变锯齿波的幅值；调整R1、R2和Rw的阻值及C的大小，可以改变振荡周期；调整电位器滑动端的位置，可以改变输出波形的占空比，以及锯齿波上升和下降的斜率。 二、本讲重点 1、方波发生器 2、三角波发生器1、 三角波变锯齿波电路2、 三角波变正弦波电路。四、教学组织过程第二十八讲 利用集成运放实现信号的转换1、电压-电流变换器 1） 电路结构电压-电流变换的原理电路见教材P381图8.44所示。其实用电路见
12、教材P381图8.45所示。其中运放A1构成同相求和运算电路，A2构成电压跟随器。且有R1=R2=R3=R4。 2）工作原理由基本原理电路图可得：， 故输出电流与输入电压成比例。2、 电流-电压变换器 电流-电压变换的原理电路见教材P382图8.46所示。由电路图可知： 可见输出电压与输入电流成比例。输出端的负载电流： 若固定，则输出电流与输入电流成比例，此时该电路也可视为电流放大电路。 电压-电流和电流-电压变换器广泛应用于放大电路和传感器的连接处，是很有用的电子电路。3、精密整流电路 1） 问题的提出 利用集成运放的高增益和电路工作于浓度负反馈及二极管的导引作用，解决二极管整流时存在约0.
13、7左右的死区电压问题，从而使小信号整流的误差大大减小，整流特性接近理想特性。 2）半波精密整流电路 半波精密整流电路见教材P386图8.52（a）所示。由于采用了运放和反馈，消除了整流死区及限幅模糊现象，适合于小信号。 工作原理： （1）当输入Ui很小，运放输出电压Uo小于0.7V时，二极管均不导通，运放处于开环工作状态，因运放开环增益极大，促使输出Uo在Ui极小时就可大于0.7V，从而使二极管很快导通并进入整流状态。 （2）U0时，Uo为负，则D1截止，D2导通，此时电路相当于反相先比例放大器。 （3）Ui0时，Uo为正，则D2截止，D1导通，输出电压为0。 电路的输出波形见教材P386图8
14、.52（b）所示。 3）全波精密整流电路 全波精密整流电路见教材P386图8.53（a）所示。它是由半波整流电路和相加器级联而成。由电路可有： U01 = Ui， （Ui0） U01 = 0， （Ui00） 输出：Uo = （Ui + 2 U01）= Ui ，（Ui0）Uo = （Ui + 2 U01）= Ui （Ui00 由此可见：U0 = |Ui|。 1、电压-电流变换器2、全波精密整流电路 电压-频率转换电路四、教学内容组织 见相应章节的“习题指导”。【本章小结】 本章主要讲述了正弦波振荡电路和非正弦波产生电路。正弦波振荡电路主要有RC型和LC型两大类，它们由四部分组成：放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四部分。一般从相位和幅值平衡条件来计算振荡频率和放大电路所需的增益。而石英晶体振荡器是LC振荡电路的一种特殊形式，由于晶体的等效谐振回Q值很高，因而振荡频率有很高的稳定性。非正弦波发生电路由滞回比较器和RC延时电路组成，主要参数是振荡幅值和振荡频率。由于滞回比较器引入了正反馈，从而加速了输出电压的变化；延时电路使比较器输出电压周期性地从高电平跃变为低电平，再从低电平跃变为高电平，而不停留在某一状态，从而使电路产生自激振荡。本章讨论了方波、矩形波、三角波和锯齿波产生电路。最后介绍了利用集成运放实现信号的转换。
