模拟电子技术基础教案 第四版

一、正弦波振荡的条件和电路的组成

1. 正弦波振荡的条件

无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。

XoXi'Xo在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈： 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。

FAX一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即 XooF 1AF11A A F 起振条件： AF2nπ

要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电时对于f= f0信号有从小

F1到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。 A2. 起振与稳幅 3. 基本组成部分

1) 放大电路：放大作用

2) 正反馈网络：满足相位条件

3) 选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅 4、分析方法

1) 是否存在主要组成部分；

2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是 否可能正常传递，没有被短路或断路；

3) 是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。 相位条件的判断方法：瞬时极性法

在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和反馈量均为电压量。

断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号Ui，且规定其极性，然后根据 Ui的极性→ Uo的极性→ Uf的极性

若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。 5. 分类

常用选频网络所用元件分类。

1) RC正弦波振荡电路：几百千赫以下

2) LC正弦波振荡电路：几百千赫～几百兆赫 3) 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定 二、RC 正弦波振荡电路

1. RC串并联选频网络 低频段： 0，90 f0， UfF

高频段：

.Uf.I.Uo.I.Uo.Uf0，90f， UfFRC串并联选频网络的频率响应

UfFUoRR∥1j CF113j( RC) RC

令f011，则Fff2π RC3j(0)f0f11＋R∥j Cj C

2. 电路组成

可引入电压串联负反馈，使电压放大倍数大于

3，且Ri大、Ro小，对f0影响小

应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。

3. RC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器） 用同相比例运算电路作放大电路。

因同相比例运算电路有非常好的线性度，故R或Rf可用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。

第二十讲 电压比较器

一、概述

1. 电压比较器的功能：比较电压的大小。 广泛用于各种报警电路。 输入电压是连续的模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电平两种情况。 使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。

2. 电压比较器的描述方法 :电压传输特性 uO＝f(uI)

电压传输特性的三个要素：

（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL （2）阈值电压UT

（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向 3. 几种常用的电压比较器

（1）单限比较器：只有一个阈值电压 （2）滞回比较器：具有滞回特性

输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压UUT1UT2

（3）窗口比较器：

有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。 4、集成运放的非线性工作区

电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈 集成运放工作在非线性区的特点 1) 净输入电流为0

2) uP> uN时， uO＝＋UOM

uP< uN时， uO＝－UOM 二、单限比较器 1. 过零比较器

（1）UT＝0

（2）UOH＝＋ UOM， UOL＝－ UOM

（3）uI > 0 时 uO ＝－UOM; uI < 0 时 uO ＝＋ UOM 集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的输入端，需加输入端限幅电路。 输出限幅电路

为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。

uO＝± UZ

（1）保护输入端

（2）加速集成运放状态的转换 电压比较器的分析方法：

（1）写出 uP、uN的表达式，令uP＝ uN，求解出的 uI即为UT； （2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；

（3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。 2. 一般单限比较器 R2R1uNUREFuIR2 R1R2R1R2UTUREF三、滞回比较器 1R令uNuP0,得 1. 阈值电压 UOLUZ uNuI

R1uPuO,令uNuP，得R1R2UOHUZ

2. 工作原理及电压传输特性

设uI＜－UT，则 uN＜ uP， uO＝+UZ。此 时uP＝ +UT，增大 uI，直至+UT，再增大， uO才从+UZ跃变为－ UZ。

设 uI＞+UT，则 uN＞ uP， uO＝－UZ。此 时uP＝ －UT，减小 uI，直至－UT，再减小 uO才从－UZ跃变为+UZ。

UTR1UZR1R2第二十一讲 非正弦波发生电路

一、常见的非正弦波

矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。

二、矩形波发生电路

输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。

1. 基本组成部分

（1）开关电路：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。

（2）反馈网络：自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。 （3）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。利用RC电路实现。 2. 电路组成

UTR1UZR1R2

正向充电：uO（+UZ）→R→C→地 反向充电：地→C→ R → uO（－UZ） 3. 工作原理：分析方法

方法一： 设电路已振荡，且在某一暂态，看是否能自动翻转为另一暂态，并能再回到原暂态。

方法二： 电路合闸通电，分析电路是否有两个暂态，而无稳态。 设合闸通电时电容上电压为0，uO上升，则产生正反馈过程：

uO↑→ uN↑→ uO↑↑ ，直至 uO＝UZ， uP＝+UT，第一暂态。 第一暂态：uO＝UZ， uP＝+UT。

电容正向充电，t↑→ uN↑，t→∞ ， uN → UZ；但当

uN ＝+UT时，再增大， uO从+ UZ跃变为-UZ， uP＝－UT，电 路进入第二暂态。

电容反向充电，t↑→ uN↓，t→∞ ， uN →- UZ；但当uN ＝－UT时，再减小， uO从- UZ跃变为+UZ， uP＝+UT，电路返回第一暂态。

4. 波形分析

根据三要素，即起始值、终了值、时间常数，求出T2R3Cln(1

三、三角波发生电路

1. 电路组成

用积分运算电路可将方波变为三角波。

2R1)R2占空比Tk50%T

集成运放应用电路的分析方法：化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算

2. 工作原理

uO1uO1(t2t1)uO(t1)R3C 求滞回比较器的电压传输特性：三要素UOH 、 UOL ， UT， uI过UT时曲线的跃变方向。

R1R2uP1uO1uOR1R2R1R2三角波发生电路的振荡原理

R1UTUZR2令uP1uN10，将uO1UZ代入，求出uO1uO1(t2t1)uO(t1)R3CuP1

R1R2uO1uOR1R2R1R2合闸通电，通常C 上电压为0。设uO1↑→ uP1↑→ uO1↑↑，直至uO1 ＝ UZ（第

一暂态）；积分电路反向积分，t↑→ uO↓，一旦uO过－ UT ，uO1从＋ UZ跃变为－ UZ （第二暂态） 。

积分电路正向积分，t↑→ uO↑， 一旦uO过＋ UT ， uO1从 － UZ跃变为＋ UZ ，返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。 四、锯齿波发生电路