第6章波形發(fā)生電路ppt課件

1、不需要任何輸入信號；必須在電路中引入足夠強的正反饋。波形產(chǎn)生電路包括正弦和非正弦(如方波、三角波)波形產(chǎn)生電路。波形產(chǎn)生電路的共同特點：波形產(chǎn)生電路的共同特點：第6章上頁下頁返回第6章上頁下頁返回6.1.1 正弦波振蕩電路的基本原理 6.1.2 RC正弦波振蕩電路6.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 * *6.1.3 LC6.1.3 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路*6.1.4 石英晶體正弦波振蕩電路Ud126.1.1 6.1.1 正弦波振蕩電路的基本原理正弦波振蕩電路的基本原理1 1、自激振蕩的條件、自激振蕩的條件S S 在在 2: 2: 令令F=Uf / Uo. .所以產(chǎn)生自激振蕩的條件為

2、所以產(chǎn)生自激振蕩的條件為: :.AF= .UoUd.UoUf=1S上頁下頁第6章返回+Uf+-A=Uo / Ud.S S 在在 1: Ud=Ui 1: Ud=Ui .-.Ui.Uo.因為因為: :Uf=Ud，.Uf=Ui U=d d則輸出電壓保持不變。則輸出電壓保持不變。自激振蕩的條件自激振蕩的條件: :AF = 1 幅度平衡條件：幅度平衡條件：相位平衡條件相位平衡條件: :AF = 1 A+ F = 2n （n=0,1,2） 反饋信號與輸入信號的大小相等反饋信號與輸入信號的大小相等, ,在放大倍數(shù)在放大倍數(shù)一定時應(yīng)有足夠強的反饋量。一定時應(yīng)有足夠強的反饋量。反饋信號與輸入信號同相，必須引入正

3、反饋。反饋信號與輸入信號同相，必須引入正反饋。上頁下頁第6章返回2 2、 振蕩的建立與穩(wěn)定振蕩的建立與穩(wěn)定振蕩電路的起振振蕩電路的起振: :選擇某一頻率的信號選擇某一頻率的信號增幅振蕩增幅振蕩電路由電路由電路變?yōu)榈确袷庪娐纷優(yōu)榈确袷巪AF| = 1|AF| 1上頁下頁第6章返回Ud12S+Uf+-.Ui.Uo. 通過不斷地放通過不斷地放大大正反饋正反饋再放再放大大再反饋，使再反饋，使UomUom不斷增大，一直到不斷增大，一直到達某一點時，才穩(wěn)達某一點時，才穩(wěn)定下來。定下來。自激振蕩的建立過程自激振蕩的建立過程A反饋特性反饋特性Ufm=|F|Uom幅度特性幅度特性Uom=f(Ufm)Ufm1

4、 Ufm2Uom2Uom1UfmOUom如右圖如右圖上頁下頁第6章返回由上述討論可知：由上述討論可知：正弦波振蕩電路應(yīng)由以下部分組成：正弦波振蕩電路應(yīng)由以下部分組成：放大電路放大電路正反饋電路正反饋電路選頻電路選頻電路穩(wěn)幅電路穩(wěn)幅電路上頁下頁第6章返回 6.1.2 RC 6.1.2 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 1. 1.電路組成電路組成RCCRRfR1負反饋網(wǎng)絡(luò)負反饋網(wǎng)絡(luò)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）文氏電橋正弦波振蕩電路文氏電橋正弦波振蕩電路上頁下頁第6章返回uO+正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋選頻網(wǎng)絡(luò) 2 2、 RCRC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性Z1 = R +1jC1Z2 =R(jC

5、)R+1jC=R1+jRC.UfUO=.IZ2I(Z1+Z2).Z2Z1+Z2=R1+jRCR+1jC+R1+jRC=13+j(RC -jRCjRC1)上頁下頁第6章返回.I+RCU0.Uf.CRZ1Z2.UfUo.=11RCRC3+j (RC-)當(dāng)當(dāng): :1RCRCRC -RC -=0即即, ,或或R C = 0 = 0=12RC2RC = = 0 =0 =1時時結(jié)論：.UfUo.與與 同相位同相位, ,即為正反饋；即為正反饋；UfUo.=1/3，則則Uf達到最大值。達到最大值。.上頁下頁第6章返回RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)+RCU0.Uf.CRZ1Z2.I=F =Uf_Uo13_ f

6、 = 0,3 3、 如何滿足自激振蕩條件如何滿足自激振蕩條件f0=12RC起振時應(yīng)滿足起振時應(yīng)滿足: :Rf2R1RfR1）, A=（1+ A = 0為了滿足為了滿足AF= 1,= 1, A=3RfR1）=3 , （1+Rf=2R1即即 A3上頁下頁第6章返回ui u o1fCC+uf Z1Z24 4、 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施 特點：特點： 利用二極管的非線性利用二極管的非線性自動調(diào)節(jié)反饋的強弱來維自動調(diào)節(jié)反饋的強弱來維持輸出電壓的恒定。持輸出電壓的恒定。UOrU |A|缺點缺點輸出波形失真較大輸出波形失真較大上頁下頁第6章返回 二極管穩(wěn)幅電路二極管穩(wěn)幅電路u o1f2CCf1D2D1UOTRTU

7、|A|由于熱敏電阻具有熱慣性，因由于熱敏電阻具有熱慣性，因此可獲得失真較小的輸出電壓。此可獲得失真較小的輸出電壓。特點：特點： 利用半導(dǎo)體熱敏電阻的非利用半導(dǎo)體熱敏電阻的非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。上頁下頁第6章返回 熱敏電阻穩(wěn)幅電路熱敏電阻穩(wěn)幅電路uo1TCC * *6.1.3 LC6.1.3 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 1. 1.電容三點式振蕩電路電容三點式振蕩電路REC2C1RCRB1RB2上頁下頁第6章返回CBCELLC1C2RCRB1 RB2TT+uiuo+113322+UCC諧振回路諧振回路上頁下頁第6章返回 電感L和電容C1、 C2構(gòu)成的諧振回路成為放大電路的負載，電容C

8、2兩端的電壓作為反饋信號，在放大器的輸入端引入了正反饋。 選取適當(dāng)?shù)撵o態(tài)值和元件參數(shù)，使得諧振回路諧振時，AF1。電路自激振蕩AF=1時，振蕩穩(wěn)定。振蕩頻率近似等于LC諧振回路的振蕩頻率：C1 C2C1 + C2L21fo = 改進型電容三點式振蕩電路改進型電容三點式振蕩電路REC2C1RCRB1RB2上頁下頁第6章返回CBLT+UCCC3在電感支路中串聯(lián)一個電容C3 ，且取C3遠小于C1和C2。故諧振回路的振蕩頻率主要由L和C3來決定：改變C3，即可改變fo 2. 2.電感三點式振蕩電路電感三點式振蕩電路RECRCRB1RB2上頁下頁第6章返回CBCEL2CRB1 RB2TT+uiuo+11

9、3322+UCCL1L1L2諧振回路諧振回路上頁下頁第6章返回 電感L1 、L2 和電容C構(gòu)成了諧振回路，+UCC通過L1 到集電極形成集電極電流的直流通路，故可省略R C 。電感L2兩端的電壓作為反饋信號，在放大器的輸入端引入了正反饋。 若L1 、L2線圈之間的互感為M ，則線圈的總電感為：L = L1 +L2 + 2M 。電路的振蕩頻率近似等于LC諧振回路的振蕩頻率： fo = （ L1 +L2 + 2M ）C 21上頁下頁第6章返回*6.1.4 石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路1.1.石英晶體諧振器石英晶體諧振器 石英晶體具有壓電效應(yīng)，壓電諧振就是石英晶體的固有諧振頻率。 諧

10、振頻率有兩個，LCR支路的串聯(lián)諧振頻率 f s 和LCR支路與電容CO的并聯(lián)諧振頻率 f P ，f P f s且很接近。上頁下頁第6章返回REC2C1RCRB1RB2上頁下頁第6章CBT+UCC2.2.并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩并聯(lián)型石英晶體振蕩電路工作頻率為：電路工作頻率為： f s f s f f f pf p石英晶體呈感性，作為電容三點式振蕩電路中的回路電感返回上頁下頁第6章3.3.串聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器 串聯(lián)型石英晶體振蕩電串聯(lián)型石英晶體振蕩電路工作頻率等于路工作頻率等于f s ,f s ,晶體晶體呈純阻性，且阻抗最小。頻呈純阻性，且阻

11、抗最小。頻率為率為f sf s時，正反饋最強。時，正反饋最強。 REC2C1RCRB1RB2(a) 基本電路基本電路CBCCLT+UCC(b) 交流通路交流通路LC1C2TRE返回6.2.2 用555集成定時器構(gòu)成的多諧振蕩器上頁下頁第6章返回6.2 6.2 多諧振蕩器多諧振蕩器* 6.2.1 用集成運放構(gòu)成的多諧振蕩器上頁下頁第6章返回* 6.2.1 用集成運放構(gòu)成的多諧振蕩器1. 電路的組成電路的組成RRo DZR2uCuou+u-UZAoR1 RC引入了具有延遲特性的負反饋電路。 u+ 為 uo 經(jīng)R1和R2 ，在R1上的分壓，并作為轉(zhuǎn)折參考電壓： u+ H =R1R1+ R2UZUZR

12、1R1+ R2u+ L=C上頁下頁第6章返回to t t1 時時:uC=UZ(R1R1+ R2UZ + UZ ）et- toRC t = t1 時:uC= u+ H =R1R1+ R2UZ可得：T1= t1 t0=RC ln( 1+2R1R2)2R1 且：T2= t2 t1=RC ln( 1+R2)T= T2 + T1=2RC ln( 1+2R1R2)T f0=12RC ln( 1+=2R1R21)上頁下頁第6章返回3.3.占空比可調(diào)的多諧振蕩器占空比可調(diào)的多諧振蕩器 555 555集成定時器是一種模擬電路和數(shù)集成定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合的中規(guī)模集成電路。字電路結(jié)合的中規(guī)模集成電路。

13、 常用的常用的555555定時器有：定時器有： 雙極型定時器雙極型定時器5G1555 5G1555 CMOS CMOS定時器定時器CB7555CB75556.2.2 用555集成定時器構(gòu)成的多諧振蕩器第6章上頁下頁返回RDSDQQ4+C1C2C1輸出為1，C2輸出為0Q為0，T截止，輸出為1當(dāng)U6 UDD， U2 UDD時3231RT上頁下頁18RRR7265控制端控制端(CO)閾值端閾值端(TH)放電晶體管放電晶體管分壓器分壓器比較器比較器31G反相器反相器放電端放電端 (D)+UDD復(fù)位輸出端輸出端GND10011 1、555555集成定時器的工作原理集成定時器的工作原理RS觸發(fā)器觸發(fā)器當(dāng)

14、U6 UDD， U2 UDD時3231C1輸出為0，C2輸出為101Q為1，T導(dǎo)通，輸出為010 0第6章觸發(fā)端觸發(fā)端(TR)返回輸輸 入入輸輸 出出THU6）TR （U2）復(fù)位端R輸出放電管T X X 0 0 導(dǎo)通 UDD UDD 1 1 截止3231 UDD UDD 1 0 導(dǎo)通3231 UDD UDD 1 不變 不變3231上頁下頁555555定時器功能表定時器功能表GND第6章56271841+C1+C2RDSDQQG3RRRRT+UDD放電晶體管復(fù)位輸出端輸出端控制端控制端(CO)閾值端閾值端(TH)觸發(fā)端觸發(fā)端(TR)放電端放電端 (D)返回4+C2TN上頁下頁TH3D+UDDGN

15、DCB7555CB7555集成定時器的電路結(jié)構(gòu)圖集成定時器的電路結(jié)構(gòu)圖第6章TR返回111111C1+C2+RRRCORD865271OUTQ上頁下頁2. 2. 由由555555定時器構(gòu)成多諧振蕩器定時器構(gòu)成多諧振蕩器 多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時不需要外加脈沖信號，就能輸出一定頻率的矩同時不需要外加脈沖信號，就能輸出一定頻率的矩形脈沖。形脈沖。第一暫態(tài)第二暫態(tài)第6章返回+UDDu08 473625555工作原理工作原理上頁下頁第6章00u03UDD23UDD1ucu2） UDD ，u6 UDD，T截止， 輸出u0= 1 ，313

16、2 uc上升 ，ucu2） UDD ，u6 UDD，（保持不變）3132接通UDD， C充電， uc上升， ucu2） UDD ，u6 UDD，T導(dǎo)通，C放電， 輸出Q=03132C放電C放電，uc下降 u2 UDD ，u6 UDD，T截止， 輸出u0= 1 ，C又充電31321 1 0 0 1 1T1 =（R1+R2Cln2 0.7R1+R2CT1C充電 放電R1R20.01ufCttTHU6）TR （U2）放電管T1 1 1 1 截止截止Ruo32 UDD31 UDD2 UDD3 UDD131 0 1 0 導(dǎo)導(dǎo)通通32 UDD UDD131 1 不變不變 不變不變uc1返回T2= R2Cl

17、n2 0.7 R2CT2T = T1 + T2 0.7R1+2R2CT上頁下頁 555 555定時器應(yīng)用舉例定時器應(yīng)用舉例1 1、 如圖為一防盜報警電路，試說明其工作原理。如圖為一防盜報警電路，試說明其工作原理。 由由555555構(gòu)成何種電路？構(gòu)成何種電路？ 銅絲不斷時，輸出為何種狀態(tài)？銅絲不斷時，輸出為何種狀態(tài)？ 銅絲被碰斷后，輸出為何種波形？銅絲被碰斷后，輸出為何種波形？64755558132S6V100F0.01F0.01F100k5.1k50k8ab+細銅絲第6章返回上頁下頁 2 2、 如圖為一門鈴電路，試說明其工作原理。如圖為一門鈴電路，試說明其工作原理。8 473621 5555S

18、B+5V100F0.01F0.01F100k5.1k第6章返回上頁下頁 3 3、 如圖為一模擬公安警車音響的電路，試說如圖為一模擬公安警車音響的電路，試說 明其工作原理。明其工作原理。第6章返回100F0.01F47k4.7kR1R2R3R4R5R6C1C2C3C4T84762154.7k10k100k2.7k0.01F100F+CB7555CB7555IC1IC2+UDD515V）6.3 6.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器觸發(fā)器6.3.1 用555集成定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3.2 用555集成定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器上頁下頁第6章返回上頁下頁第6章 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，有

19、兩個穩(wěn)定狀態(tài)，從一個穩(wěn)態(tài)翻 轉(zhuǎn)為另一個穩(wěn)態(tài)必須靠脈沖信號觸發(fā)，脈沖消失 后，穩(wěn)態(tài)一直保持。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在脈沖信號未加之前，處于穩(wěn)定狀 態(tài)，經(jīng)信號觸發(fā)后，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到新的狀態(tài)，經(jīng) 過一定延時后觸發(fā)器又自動翻轉(zhuǎn)到原來的穩(wěn)定狀 態(tài)。所以只有一種穩(wěn)定狀態(tài)。返回6.3.1 用555集成定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器上頁下頁第6章C2+RDSDQQGR1TRRR+C1 設(shè)uC = 0，當(dāng)ui = 1未來信號）電容C被充電，1 11 1 設(shè)Q = 0，Q = 1時 ，T導(dǎo)通，C放電， uc 0 C1輸出為“1”，輸出“0保持不變。0 01 1001 10 01 1C放電1 11 11 1

20、0 0返回RC復(fù)位+UDDuouiuCC1、 C2輸出高電平，輸出端保持原狀態(tài)不變。分兩種情況討論 設(shè)Q = 1，Q = 0時 ，T截止，C充電，ucuc UCC ，C1輸出為“0” ，32T又導(dǎo)通， C放電， C1輸出為“1”，輸出“0”。當(dāng)無觸發(fā)信號時，觸發(fā)器將為Q = 0的穩(wěn)定狀態(tài)。上頁下頁第6章uouittt當(dāng)無觸發(fā)信號時，觸發(fā)器處于其輸出u0 = “0的穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)有輸入信號時， ui UDD ，C2輸出為“0”，Q = “1”， Q = “0”，T截止，C充電13uc 上升Uc UDD ， ui UDD ，C1為“1”，C2為“1”，輸出保持不變231323當(dāng)uc UDD 時，使C1

21、輸出為“0” ，Q = “0”，Q = “1” 0 01 10 01 1T導(dǎo)通，uc 放電 ，回到無觸發(fā)信號時穩(wěn)態(tài)返回+UDDC2+RDSD QQR1RRR+C1uouiRC0 00 0101 11 10 01 11 1UDD23UDD13uC輸出矩形脈沖寬度輸出矩形脈沖寬度 tW = RCIn3 1.1RC上頁下頁 如圖為一簡單的具有自動關(guān)斷功能的照明如圖為一簡單的具有自動關(guān)斷功能的照明燈電路，試說明其工作原理。燈電路，試說明其工作原理。第6章返回例例6.3.14.7M4.7M1k1M200F8476213CB7555ICTHDTRRD8 4 27361555+6VLED50F200k金屬片+上頁 如圖為一簡易觸摸開關(guān)電路，當(dāng)手模金屬如圖為一簡易觸摸開關(guān)電路，當(dāng)手模金屬片時片時, ,發(fā)光二極管發(fā)光二極管LEDLED亮，經(jīng)過一定時間，發(fā)光二極亮，經(jīng)過一定時間，發(fā)光二極管熄滅。管熄滅。55555