电工第25讲.ppt

55 55 集成运放在幅值比较集成运放在幅值比较集成运放在幅值比较集成运放在幅值比较方面的应用方面的应用方面的应用方面的应用一、一、开环工作的比较器开环工作的比较器二、二、滞回比较器滞回比较器第5章上页下页返回三、方波发生器三、方波发生器UDUR0uiuoUZR1R2RDzuOuiuRR1R2uouiuRUOH-UOLuiuo0UR第5章 反相输入比较器反相输入比较器 同相输入比较器同相输入比较器注意：稳压管特性注意：稳压管特性5.5.1 开环工作的比较器R1R2UOH-UOLttUOHUOL000uiuouOuiuo反相输入过零比较器uiUZUZ URR1R20uoR2R3R1URDzUZuOui 输输入入求求和和型型任任意意电电平平比比较较器器u-=ui-UR R1+R2R2+URuiR2+UR R1=0ui转折电压转折电压：ui=URR2R1假设假设DZ断开：断开：设设 u0，u-为为0时时状态发生变化，状态发生变化，UZ-UZUTLUTH0uiuoR1R2R3RfDzuOuiUZ第5章上页下页*5.5.2*5.5.2 滞回比较器滞回比较器 返回反相输入滞回比较器反相输入滞回比较器电路引入正反馈，电路引入正反馈，转折电压转折电压 u u+与输出与输出电压有关，转折点电压有关，转折点对称纵轴。对称纵轴。U=UoR2+RfR2R1R2uOuiR3RfDzUZUZ-UZUTLUTH0uit UTHUTL0t UZ-UZ0uoui第5章滞滞回回比比较较器器应应用用整形整形R1R2uOuiR3RfDzUZuiUZ-UZ0UTLUTH第5章上页uR返回 有有参参考考电电压压反反相相输输入入滞滞回回比比较较器器uO下页滞回比较器的应用滞回比较器的应用 矩形波发生器矩形波发生器1.电路结构电路结构 由滞回比较器、由滞回比较器、RC充放电电路组成，充放电电路组成，电容电压电容电压uC 即是比较器即是比较器的输入电压，的输入电压，2.工作原理工作原理设电源接通时，设电源接通时，uo=+UoH，uC(0)=0。电阻电阻R2两端的电压两端的电压UR即是比较器即是比较器的参考电压。的参考电压。uo 通过通过 RF 对电容对电容C充电，充电，uC 按指数规律增长。按指数规律增长。RFCuC+R1R2uo+充电充电UR+当当 uo=+UoH时，电时，电容充电，容充电，uC上升上升，H2 1 2RUORRRU+=oHF 2 2RURRRU+-=-电容放电，电容放电，uC下降，下降，当当uC=UR 时，时，uo 跳变成跳变成 UoH 当当 uC=UR 时，时，uo 跳变成跳变成 +UoH，电容又重新充电。电容又重新充电。2.工作原理工作原理RFCuC+R1R2uo+充电充电UR+放电放电RFCuC+R1R2uo+UR+3.工作波形工作波形充电充电放电放电uouCt1t3t2T=T1+T2电容充放电过程，电容充放电过程，uC 的的响应规律为响应规律为4.周期与频率周期与频率T1T2TUoH+UoH)注意充电注意充电的起点、的起点、终点终点在充电过程中在充电过程中()()()oHF 2 2R2oHoHF 2 2 R0URRRUtuUuURRRUuCCC+=+=+-=-=+在放电过程中在放电过程中在放电过程中在放电过程中()()()oHF 2 2R3oHoHF 2 2R0URRRUtuUuURRRUuCCC+-=-=-=+=+矩形波的周期矩形波的周期矩形波的频率矩形波的频率充放电时间常数相同：充放电时间常数相同：=RC 矩形波常用于数字电路中作为信号源矩形波常用于数字电路中作为信号源 A1：滞回比较器滞回比较器 因因 u=0，所以当所以当 u+=0 时时，A1状态改变状态改变三角波发生器三角波发生器1.电路结构电路结构A2：反相积分电路反相积分电路Cuo1R3DZR2+R6uoR5R4+A2A1R12.工作原理工作原理因因 u-=0，所以当所以当 u+=0时时，A1状态状态改变改变输出输出 uo1 改变改变(+(+UZ 跃变到跃变到UZ 或或 UZ 跃变到跃变到+UZ)，当当同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。Cuo1R3DZR2+R6uoR5R4+A2A1R1TT1T23.工作波形工作波形4.周期与频率周期与频率T=T1+T2=2T1=2T2uo1 UZ UZtOuo (1)改变比较器的输出改变比较器的输出 uo1、电阻电阻R1、R2 即可改即可改变三角波的幅值。变三角波的幅值。(2)改变积分常数改变积分常数RC 即可改变三角波的频率。即可改变三角波的频率。锯齿波发生器锯齿波发生器1.1.电路电路电路电路C Cu uo1o1R R3 3D DZ ZR R2 2+R R6 6u uo oR R5 5R R4 4+A A2 2A A1 1R R1 1三角波发生器三角波发生器C CR R3 3D DZ ZR R2 2+R R6 6u uo oR R5 5R R4 4+A A2 2A A1 1R R1 1u uo1o1R R 4 4D D在三角波在三角波发生器的发生器的电路中，电路中，使积分电使积分电路的正、路的正、反向积分反向积分的时间常的时间常数不同，数不同，即可使其即可使其 输出锯齿输出锯齿波。波。2.波形波形锯齿波发生器锯齿波发生器C CR R3 3D DZ ZR R2 2+R R6 6u uo oR R5 5R R4 4+A A2 2A A1 1R R1 1u uo1o1R R4 4 D D1.电路电路t tU UZ Z U UZ Zu uo ou uo1o1Ou uo o第第6 6章章 波形产生和变换波形产生和变换波形产生电路包括正弦和非正弦波形产生电路包括正弦和非正弦(如方波、三如方波、三角波角波)波形产生电路。波形产生电路。波形产生电路的共同特点：波形产生电路的共同特点：不需要任何输入信号；不需要任何输入信号；必须在电路中引入足够强的正反馈。必须在电路中引入足够强的正反馈。第6章上页下页返回重点介绍正弦波信号发生电路重点介绍正弦波信号发生电路正弦波振荡电路的基本原理RC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路Ud126.1.1 6.1.1 6.1.1 6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理1 1、自激振荡的条件、自激振荡的条件S S 在在 2:2:令令F=Uf/Uo.所以产生自激振荡的条件为所以产生自激振荡的条件为:.AF=.UoUd.UoUf=1S上页下页第6章返回+Uf+-A=Uo/Ud.S S 在在 1:1:Ud=Ui .-.Ui.Uo.因为因为:Uf=Ud，.Uf=UiU=d d则输出电压保持不变。则输出电压保持不变。AF自激振荡的条件自激振荡的条件:AF=1 幅度平衡条件：幅度平衡条件：相位平衡条件相位平衡条件:AF =1 A+F=2n （n=0,1,2）反馈信号与输入信号的大小相等反馈信号与输入信号的大小相等,在放大倍数在放大倍数一定时应有足够强的反馈量。一定时应有足够强的反馈量。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。上页下页第6章返回2 2、振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定振荡电路的起振振荡电路的起振:频率选择电路（一般和反频率选择电路（一般和反馈电路在一起）选择某一馈电路在一起）选择某一频率的信号增幅振荡。频率的信号增幅振荡。电路由电路由电路变为等幅振荡电路变为等幅振荡|AF|=1|AF|1上页下页第6章返回Ud12S+Uf+-.Ui.Uo.AF 通过不断地通过不断地放大放大正反馈正反馈再再放大放大再反馈，再反馈，使使Uom m不断增大，不断增大，一直到达某一点一直到达某一点时，才稳定下来。时，才稳定下来。自激振荡的建立过程自激振荡的建立过程A反馈特性反馈特性Ufm=|F|Uom幅度特性幅度特性Uom=f(Ufm)Ufm1Ufm2Uom2Uom1UfmOUom上页下页返回Ud12S+Uf+-.Ui.Uo.AF初始值由哪来由上述讨论可知：由上述讨论可知：正弦波振荡电路应由以下部分组成：正弦波振荡电路应由以下部分组成：放大电路放大电路正反馈电路正反馈电路选频电路选频电路稳幅电路稳幅电路上页下页第6章返回 6.1.26.1.2 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1.1.电路组成电路组成RCCRRfR1负反馈网络负反馈网络（稳幅环节）（稳幅环节）文氏电桥正弦波振荡电路文氏电桥正弦波振荡电路上页下页第6章返回uO+正反馈选频网络正反馈选频网络A Ao o 2 2、RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性Z1=R+1jC1Z2=R(jC)R+1jC=R1+jRC.UfUO=.IZ2I(Z1+Z2).Z2Z1+Z2=R1+jRCR+1jC+R1+jRC=13+j(RC-RCRC1).I+RCU0.Uf.CRZ1Z2=11+jRC1+1jRC+11+jRC.UfUo.=11RC3+j(RC-)当当:1RCRC-=0即即,或或R C=0 0=122RC=0 0=1时时结论：.Uf fUo.与与 同相位同相位,Uf fUo o.=1/3，Uf f达到最大值达到最大值。.第6章RC串并联选频网络串并联选频网络+RCU0.Uf.CRZ1Z2.I=F=Uf_Uo13_ f =0,3 3、如何满足自激振荡条件如何满足自激振荡条件f0=12 RC起振时应满足起振时应满足:Rf2R1RfR1）,A=（1+A =0为了满足为了满足AF=1,=1,A=3RfR1）=3,（1+Rf=2R1即即 A3第6章ui u o1fCC+uf Z1Z2A Ao o4 4、稳幅措施稳幅措施 特点特点：利用二极管的非线性利用二极管的非线性自动调节反馈的强弱来维自动调节反馈的强弱来维持输出电压的恒定。持输出电压的恒定。UOrU|A|缺点缺点输出波形失真较大输出波形失真较大上页下页第6章返回 二极管稳幅电路二极管稳幅电路u o1f2CCf1D2D1A Ao oUOTRT|A|U O O 由于热敏电阻温度特性敏感，因此可获得失真较小的输出电压。特点：特点：利用半导体热敏电阻的非利用半导体热敏电阻的非线性实现稳幅。线性实现稳幅。上页下页第6章返回 热敏电阻稳幅电路热敏电阻稳幅电路uo1TCCA Ao o 作业：作业：5.5.2，5.5.5