模拟电子技术12课件.ppt

1、主讲教师：主讲教师：元增民元增民2015级注册电气工程师考培级注册电气工程师考培电工与模数电技术电工与模数电技术参考书目参考书目1 1 张炳达，注册电气工程师执业资格考试公共张炳达，注册电气工程师执业资格考试公共/专业基础考试专业基础考试复习教程，天津大学出版社，复习教程，天津大学出版社，20132013年年2 2 元增民，模拟电子技术简明教程，清华大学出版社，元增民，模拟电子技术简明教程，清华大学出版社，20142014年年3 3 元增民，电工技术，国防科大出版社，元增民，电工技术，国防科大出版社，20112011年年4 4 谢庆等，注册电气工程师谢庆等，注册电气工程师(供配电供配电)执业资

2、格考试基础考试历执业资格考试基础考试历年真题详解，人民交通出版社，年真题详解，人民交通出版社，20142014年年本课件补充的知识点都来自于本课件补充的知识点都来自于参考书参考书2、3，特此一并注明。，特此一并注明。本节要务本节要务 OPA应用及滤波器应用及滤波器1.乘除法及乘方开方电路乘除法及乘方开方电路2.仪表放大器仪表放大器INA3.比较器比较器4.滤波器滤波器模拟电子技术第十三次课模拟电子技术第十三次课第第10章章 振荡电路振荡电路1.1.典型振荡电路模型典型振荡电路模型1)1)采用带通滤波器的采用带通滤波器的正加正型分立元件振荡电路模型正加正型分立元件振荡电路模型图图10.1.1分立

3、元件振荡电路采用加反馈，反馈信号经加法环节形分立元件振荡电路采用加反馈，反馈信号经加法环节形成偏差信号过程中的相移为成偏差信号过程中的相移为0，c=0，因，因ui=0，故系统输出电压，故系统输出电压(a)A0、F0 (b)A0、F0、F0 (b)A0、F0图图10.1.1 正加正型分立元件振荡电路正加正型分立元件振荡电路环路电压放大倍数是判断系统是否能起振或平衡的关键参数。对环路电压放大倍数是判断系统是否能起振或平衡的关键参数。对本例，若环路电压放大倍数本例，若环路电压放大倍数F(0)A1，D1，D0、F0 (b)A0、F0，故，故a=0，F0，故，故f=0，相位平衡条件，相位平衡条件 =a+

4、f+c=0+0+0=0 满足。满足。图图(b)模型模型A0、a=，F0，故，故a=0，F0，故，故f=0，相位平衡条件，相位平衡条件 =a+f+c=0+0+0=0 满足。满足。1/17/20232.2.正弦波振荡器起振正弦波振荡器起振/平衡条件平衡条件从式、可看出，单通道振荡电路的幅度起振条件及平衡条件从式、可看出，单通道振荡电路的幅度起振条件及平衡条件可统一表示为可统一表示为|FA|1 (10.1.1)从式、可看出，双通道振荡电路的幅度起振条件及平衡条件从式、可看出，双通道振荡电路的幅度起振条件及平衡条件可统一表示为可统一表示为 (Fp-Fn)A1 (10.1.2)取大于号时为幅度起振条件，

5、取等号时为幅度平衡条件。取大于号时为幅度起振条件，取等号时为幅度平衡条件。从式、可看出，由帯通滤波器构成的振荡电路从式、可看出，由帯通滤波器构成的振荡电路的相位平衡条件可以统一表示为的相位平衡条件可以统一表示为 =a+f+c=2n,(n=0,1)(10.1.3)1/17/2023传统观点片面地、一厢情愿地默认振荡系统一律由单通道加反馈传统观点片面地、一厢情愿地默认振荡系统一律由单通道加反馈构成，即默认构成，即默认c=0，故传统的幅度起振，故传统的幅度起振/平衡条件为平衡条件为FA1，相位平，相位平衡条件为衡条件为=a+f=2n。1/17/20232.5.2 RC文氏电桥正弦波振荡电路文氏电桥正

6、弦波振荡电路1.电路及起振条件电路及起振条件图图2.5-1 RC文氏电桥正弦波振荡电路文氏电桥正弦波振荡电路RC212f00 Rf=2R1时负反馈系数时负反馈系数31R2RRRRRF111f11n 图示串并联图示串并联RC电电路谐振时正反馈系数路谐振时正反馈系数31Fp 文桥振荡器就会起振。文桥振荡器就会起振。实际上选实际上选 Rf比比2R1稍大一点，例如，稍大一点，例如，R1=10k，Rf=21k，使，使2.振荡频率振荡频率图图2.5-2参考书参考书2图图10.4.1333.0323.0k21k10k10RRRFf11n 3.起振条件起振条件Fn120kB.R160kD.R160k199页题

7、页题2-27图图解解 串并联串并联RC谐振时分压比谐振时分压比Fp为为1/3为保证起振，分压比为保证起振，分压比Fn1/3,为此为此R1应满足应满足R1120kB.R160kD.R160k2006真题真题 仿真题仿真题2-29 电路如题图电路如题图2-29所示，所示，OPA理想，热敏电阻理想，热敏电阻Rt具有正温度特性。具有正温度特性。为使振荡器起振并输出振幅稳定的正弦波电压，为使振荡器起振并输出振幅稳定的正弦波电压，Rf和和Rt的接入位置及的接入位置及Rt的最大值的最大值分别为分别为A.Rf接虚框接虚框1，Rt接虚框接虚框2，Rtmax500 B.Rf接虚框接虚框1，Rt接虚框接虚框2，Rt

8、max 2kC.Rf接虚框接虚框2，Rt接虚框接虚框1，Rtmax500 B.Rf接虚框接虚框2，Rt接虚框接虚框1，Rtmax 2k题图题图2-291/17/2023A.Rf接虚框接虚框1，Rt接虚框接虚框2，Rtmax500 B.Rf接虚框接虚框1，Rt接虚框接虚框2，Rtmax 2kC.Rf接虚框接虚框2，Rt接虚框接虚框1，Rtmax500 B.Rf接虚框接虚框2，Rt接虚框接虚框1，Rtmax 2k题图题图2-29 仿真题仿真题2-29 电路如题图电路如题图2-29所示，所示，OPA理想，热敏电阻理想，热敏电阻Rt具有正温度特性。为使振荡器起振并输出振幅稳定的正弦波具有正温度特性。为

9、使振荡器起振并输出振幅稳定的正弦波电压，电压，Rf和和Rt的接入位置及的接入位置及Rt的最大值分别为的最大值分别为 解答解答 负反馈系数负反馈系数Fn=R2/(R1+R2)。负反馈系数。负反馈系数Fn较小，较小，FnFp=1/3，才能起振，才能起振，Rf接虚框接虚框1，Rt接虚框接虚框2，Rt取值取值500，则，则Fn(max)=500/(1000+500)=1/3=Fp。实际实际Rt比比500稍小，使稍小，使Fn1/3，即保证起振。，即保证起振。Fp不变，不变，Fn越小，则振幅越大。越小，则振幅越大。起振后起振后uo变大，变大，Rt电流有效值变大，电流有效值变大，Rt变大，变大，Fn变大，就

10、抑制了振幅的疯涨，使变大，就抑制了振幅的疯涨，使振幅稳定下来。应选答案振幅稳定下来。应选答案 A 1/17/2023 例例2.5-1 文氏电桥振荡器如图文氏电桥振荡器如图2.5-3，运，运放器为理想的，放器为理想的，R=10k，C=0.001F，R1=2k，试计算：，试计算：图图2.5-3(1)振荡频率振荡频率f0(2)起振所需起振所需Rf的最小值的最小值1/17/2023kHz9.15283.61010001.01010283.61RC212f56300 例例2.5-1 文氏电桥振荡器如图文氏电桥振荡器如图2.5-3，运，运放器为理想的，放器为理想的，R=10k，C=0.001F，R1=2k

11、，试计算：，试计算：(1)振荡频率振荡频率f0(2)起振所需起振所需Rf的最小值的最小值解解(1)(2)令令31RRRFFf11pn 有有Rf=2R1=22k=4k图图2.5-31/17/20231/17/20231/17/2023 上电后，集电极电流从上电后，集电极电流从0开始上升，自同名端流出，按照楞次定开始上升，自同名端流出，按照楞次定律，副绕组律，副绕组L2感应电流流进同名端，再流到晶体管基极，就构成正感应电流流进同名端，再流到晶体管基极，就构成正反馈，形成振荡。反馈，形成振荡。振荡频率为振荡频率为L1C1的并联谐振频率。的并联谐振频率。2.5.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.

12、变压器反馈式变压器反馈式图图2.5-4a=0、f=0、c=0，2.2.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路(哈特莱振荡器哈特莱振荡器)(a)两电感之间无互感两电感之间无互感 (b)两电感之间有互感两电感之间有互感 (哈特莱振荡器哈特莱振荡器178页图页图2.5-5/参考书参考书1 图图10.2.3 电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路 Hartley Oscillator)210LLF 并联谐振频率下带通滤波器分压比并联谐振频率下带通滤波器分压比a=、f=、c=01/17/2023振荡频率振荡频率12100pC)LL(1212f 旧图旧图1/17/2023(a)小功率振荡器小功率振荡器 (b)

13、中功率振荡器中功率振荡器178页图页图2.5-6/图图10.2.1电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路(科比兹振荡器，科比兹振荡器，Colpitts Oscillator)3.3.电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路(科比兹振荡器科比兹振荡器)CC(LCC21f211210 振荡频率：振荡频率：120CCF 并联谐振频率下带通滤波器分压比：并联谐振频率下带通滤波器分压比：a=、f=、c=0旧图旧图1/17/20232.5.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体理解为感性石英晶体理解为感性179页图页图2.5-9179页图页图2.5-10a=、f=、c=0，a=、f=0、c=1/17/20

14、232.5.5 各种正弦波振荡电路的使用场合各种正弦波振荡电路的使用场合1/17/20232.5.6 方波、三角波、锯齿波振荡器方波、三角波、锯齿波振荡器图图2.5-12 图图10.5.1图图2.5-14 图图10.5.6)RR21ln(CR2THLf 1/17/20232.5.7 压控振荡器压控振荡器振荡频率受电压控制的振荡器称为压控振荡器。振荡频率受电压控制的振荡器称为压控振荡器。压控振荡器种类压控振荡器种类控制电压类型控制电压类型输出脉冲电压种类输出脉冲电压种类典型用途典型用途直流电压直流电压正弦波电压正弦波电压电调谐电调谐直流电压直流电压方波电压方波电压正弦波电压正弦波电压调频振荡器调

15、频振荡器方波电压方波电压双频振荡器双频振荡器锯齿波电压锯齿波电压扫频振荡器扫频振荡器扫描扫描1/17/2023压控方波振荡器压控方波振荡器图图2.5-16RCUR4URfz2i10 受电压受电压Ui控制。控制。振荡频率振荡频率1/17/2023RCUR4URfz2i10 振荡频率振荡频率受电压受电压Ui控制。控制。1/17/2023uo3=-=-(uo1+uo2)=-=-(ui12+ui22)uo4=uo2uo4=-=-uo3=(ui12+ui22)uo2=(ui12+ui22)uo=(ui12+ui22)0.5 反馈电阻反馈电阻R2外端接在哪里并不要紧，只要所外端接在哪里并不要紧，只要所接中间电路能提供电流通路，而且中间电路不接中间电路能提供电流通路，而且中间电路不变号，那么关系变号，那么关系Uo1=-R2/R1Ui就依然存在！就依然存在！谢谢大家！谢谢大家！