end
采用非线性元件
二极管稳幅原理
oV? 3?VA 1?VV FA 稳幅?VA
31
1
32
R
RRA
V
起振时联支路的等效电阻并和、是其中 2133 DD RR?
3R
4,稳幅措施 稳幅环节
9.7 LC正弦波振荡电路
9.7.2 变压器反馈式 LC振荡电路
9.7.3 三点式 LC振荡电路
9.7.4 石英晶体振荡电路
9.7.1 LC选频放大电路
9.7.1 LC选频放大电路
LR
C
LR
C
Z
j
j
1
)j(
j
1
等效损耗电阻
)1j(
C
LR
C
L
Z
一般有 LR 则
C
QLQ
RC
LZ
0
00
当时,LC
1
0
电路谐振 。
LC
1
0
为谐振频率谐振时 阻抗最大,且为纯阻性其中
C
L
RRCR
LQ 11
0
0
为品质因数同时有
sc IQI
即
sLc III
1,并联谐振回路
9.7.1 LC选频放大电路阻抗频率响应
（ a）幅频响应 （ b）相频响应
9.7.1 LC选频放大电路
2,选频放大电路
9.7.2 变压器反馈式 LC振荡电路虽然波形出现了失真,但由于 LC谐振电路的 Q值很高,
选频特性好,所以仍能选出?0的正弦波信号 。
1,电路结构
2,相位平衡条件
3,幅值平衡条件
4,稳幅
5,选频通过选择高 增益的场效应管和调整变压器的匝数比,可以满足
1?FA
使电路可以起振 。
BJT进入非线性区,波形出现失真,
从而幅值不再增加,达到稳幅目的 。
（ 定性分析 ）
9.7.3 三点式 LC振荡电路仍然由 LC并联谐振电路构成选频网络
A,若中间点交流接地,则首端与尾端相位相反 。
1,三点式 LC并联电路中间端的瞬时电位一定在首,尾端电位之间 。
三点的相位关系
B,若首端或尾端交流接地,则其他两端相位相同 。
9.7.3 三点式 LC振荡电路
2,电感三点式振荡电路
9.7.3 三点式 LC振荡电路
3,电容三点式振荡电路
9.7.4 石英晶体振荡电路
Q值越高,选频特性越好,频率越稳定 。
1,频率稳定问题频率稳定度一般由 来衡量
0f
f?
—— 频率偏移量 。f?
0f
—— 振荡频率 。
LC振荡电路 Q —— 数百石英晶体振荡电路 Q —— 10000?
500000
9.7.4 石英晶体振荡电路
2,石英晶体的基本特性与等效电路结构极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应交变电压 机械振动 交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关,稳定性高当交变电压频率 = 固有频率时,振幅最大 。 压电谐振等效电路
LCf π2
1
s?
A,串联谐振特性晶体等效阻抗为纯阻性
0
p 1π2
1
C
C
LC
fB.
并联谐振通常
0CC
0
s 1 Cf
所以 很接近与
ps ff
9.7.4 石英晶体振荡电路
2,石英晶体的基本特性与等效电路
（ a）代表符号 （ b）电路模型 （ c）电抗 -频率响应特性
9.7.4 石英晶体振荡电路
2,石英晶体的基本特性与等效电路实际使用时外接一小电容 Cs
则新的谐振频率为
s0
s 1π2
1
CC
C
LCf
由于
s0 CCC
s0
s 1 CC
Cf
由此看出
)(21 s0ss CC
Cff；时,0 pss ffC sss ffC 时，
调整之间变化和在可使 psss fffC?
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
end
3,石英晶体振荡电路
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.2 方波产生电路
9.8.3 锯齿波产生电路
9.8.1 电压比较器单门限电压比较器迟滞比较器集成电压比较器
9.8.1 电压比较器
,由于 |vO |不可能超过 VM,
特点：
时,
0
M
I A
Vv?
1,单门限电压比较器
（ 1） 过零比较器开环,虚短 不成立增益 A0大于 105
CCOEE VvV
MI0O VvAv
（ 忽略了放大器输出级的饱和压降 ）
MO m a x Vv?
所以当 |+VCC | = |-VEE | =VM = 15V，
A0=105时,
0mV15.01015 5
0
M
A
V
可以认为 vI>0 时,vOmax = +VCC
vI<0 时,vOmax = -VEE（ 过零比较器 ）
运算放大器工作在非线性状态下
MCCEE VVV假设
9.8.1 电压比较器特点：
1,单门限电压比较器
（ 1） 过零比较器开环,虚短 不成立增益 A0大于 105
CCOEE VvV
输入为正负对称的正弦波时,输出为方波 。
电压传输特性
9.8.1 电压比较器
1,单门限电压比较器
（ 2） 门限电压不为 零的比较器电压传输特性
（ 门限电压为 VREF）
9.8.1 电压比较器
1,单门限电压比较器
（ 2） 门限电压不为 零的比较器
（ 门限电压为 VREF）
(a) VREF＝ 0时
(b) VREF＝ 2V时
(c) VREF＝－ 4V时
vI为峰值 6V的三角波，设
± VCC＝ ± 12V，运放为理想器件。
解：
例 图示为另一种形式的单门限电压比较器,试求出其门限电压 (阈值电压 )V
T,画出其电压传输特性 。 设运放输出的高,低电平分别为 VOH和 VOL。
利用叠加原理可得
I
21
1
R E F
21
2
p vv RR
RV
RR
R
理想情况下，输出电压发生跳变时对应的 vP＝ vN＝ 0，即
0I1R E F2 vRVR
门限电压
R E F
1
2
IT )( VR
RV v
单门限比较器的抗干扰能力 应为高电平错误电平
9.8.1 电压比较器
2,迟滞比较器
（ 1） 电路组成
（ 2） 门限电压 为门限电压,
Pv
门限电压的两个的两个电压值可得有关，对应于与而 POOP vvvv
)( OLOPI 低电平时,V vvv )( OHOPI 高电平时,V vvv
21
OH2
21
R E F1
T RR
VR
RR
VRV
21
OL2
21
R E F1
T RR
VR
RR
VRV
上门限电压下门限电压回差电压
21
OLOH2
TTT
)(
RR
VVRVVV
9.8.1 电压比较器
2,迟滞比较器
（ 3） 传输特性
21
OH2
21
R E F1
T RR
VR
RR
VRV
21
OL2
21
R E F1
T RR
VR
RR
VRV
解,（ 1） 门限电压
（ 3） 输出电压波形例 电路如图所示,试求门限电压,画出传输特性和图 c所示输入信号下的输出电压波形 。
（ 2） 传输特性
V5
21
OH2
21
R E F1T?
RR
VR
RR
VRV
V5
21
OL2
21
R E F1T
RR
VR
RR
VRV
0REF?V 0 V 1OV
通过上述几种电压比较器的分析,可得出如下结论：
（ 1） 用于电压比较器的运放,通常工作在开环或正反馈状态和非线性区,其输出电压只有高电平 VOH和低电 VOL两种情况 。
（ 2） 一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系 。
（ 3） 电压传输特性的关键要素输出电压的高电平 VOH和低电平 VOL
门限电压输出电压的跳变方向
令 vP＝ vN所求出的 vI就是门限电压
vI等于门限电压时输出电压发生跳变
跳变方向取决于是同相输入方式还是反相输入方式
9.8.1 电压比较器
3,集成电压比较器集成电压比较器与集成运算放大器比较：
开环增益低,失调电压大,共模抑制比小,灵敏度往往不如用集成运放构成的比较器高 。
但集成电压比较器中无频率补偿电容,因此转换速率高,改变输出状态的典型响应时间是 30～ 200ns。
相同条件下 741集成运算放大器的响应时间为 30?s左右 。
9.8.2 方波产生电路
1,电路组成 （ 多谐振荡电路 ）
稳压管双向限幅
9.8.2 方波产生电路
2,工作原理由于迟滞比较器中正反馈的作用,电源接通后瞬间,输出便进入饱和状态 。
假设为正向饱和状态
3,占空比可变的方波产生电路
9.8.2 方波产生电路
9.8.3 锯齿波产生电路
end
同相输入迟滞比较器 积分电路充放电时间常数不同
采用非线性元件
二极管稳幅原理
oV? 3?VA 1?VV FA 稳幅?VA
31
1
32
R
RRA
V
起振时联支路的等效电阻并和、是其中 2133 DD RR?
3R
4,稳幅措施 稳幅环节
9.7 LC正弦波振荡电路
9.7.2 变压器反馈式 LC振荡电路
9.7.3 三点式 LC振荡电路
9.7.4 石英晶体振荡电路
9.7.1 LC选频放大电路
9.7.1 LC选频放大电路
LR
C
LR
C
Z
j
j
1
)j(
j
1
等效损耗电阻
)1j(
C
LR
C
L
Z
一般有 LR 则
C
QLQ
RC
LZ
0
00
当时,LC
1
0
电路谐振 。
LC
1
0
为谐振频率谐振时 阻抗最大,且为纯阻性其中
C
L
RRCR
LQ 11
0
0
为品质因数同时有
sc IQI
即
sLc III
1,并联谐振回路
9.7.1 LC选频放大电路阻抗频率响应
（ a）幅频响应 （ b）相频响应
9.7.1 LC选频放大电路
2,选频放大电路
9.7.2 变压器反馈式 LC振荡电路虽然波形出现了失真,但由于 LC谐振电路的 Q值很高,
选频特性好,所以仍能选出?0的正弦波信号 。
1,电路结构
2,相位平衡条件
3,幅值平衡条件
4,稳幅
5,选频通过选择高 增益的场效应管和调整变压器的匝数比,可以满足
1?FA
使电路可以起振 。
BJT进入非线性区,波形出现失真,
从而幅值不再增加,达到稳幅目的 。
（ 定性分析 ）
9.7.3 三点式 LC振荡电路仍然由 LC并联谐振电路构成选频网络
A,若中间点交流接地,则首端与尾端相位相反 。
1,三点式 LC并联电路中间端的瞬时电位一定在首,尾端电位之间 。
三点的相位关系
B,若首端或尾端交流接地,则其他两端相位相同 。
9.7.3 三点式 LC振荡电路
2,电感三点式振荡电路
9.7.3 三点式 LC振荡电路
3,电容三点式振荡电路
9.7.4 石英晶体振荡电路
Q值越高,选频特性越好,频率越稳定 。
1,频率稳定问题频率稳定度一般由 来衡量
0f
f?
—— 频率偏移量 。f?
0f
—— 振荡频率 。
LC振荡电路 Q —— 数百石英晶体振荡电路 Q —— 10000?
500000
9.7.4 石英晶体振荡电路
2,石英晶体的基本特性与等效电路结构极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应交变电压 机械振动 交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关,稳定性高当交变电压频率 = 固有频率时,振幅最大 。 压电谐振等效电路
LCf π2
1
s?
A,串联谐振特性晶体等效阻抗为纯阻性
0
p 1π2
1
C
C
LC
fB.
并联谐振通常
0CC
0
s 1 Cf
所以 很接近与
ps ff
9.7.4 石英晶体振荡电路
2,石英晶体的基本特性与等效电路
（ a）代表符号 （ b）电路模型 （ c）电抗 -频率响应特性
9.7.4 石英晶体振荡电路
2,石英晶体的基本特性与等效电路实际使用时外接一小电容 Cs
则新的谐振频率为
s0
s 1π2
1
CC
C
LCf
由于
s0 CCC
s0
s 1 CC
Cf
由此看出
)(21 s0ss CC
Cff；时,0 pss ffC sss ffC 时，
调整之间变化和在可使 psss fffC?
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
end
3,石英晶体振荡电路
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.2 方波产生电路
9.8.3 锯齿波产生电路
9.8.1 电压比较器单门限电压比较器迟滞比较器集成电压比较器
9.8.1 电压比较器
,由于 |vO |不可能超过 VM,
特点：
时,
0
M
I A
Vv?
1,单门限电压比较器
（ 1） 过零比较器开环,虚短 不成立增益 A0大于 105
CCOEE VvV
MI0O VvAv
（ 忽略了放大器输出级的饱和压降 ）
MO m a x Vv?
所以当 |+VCC | = |-VEE | =VM = 15V，
A0=105时,
0mV15.01015 5
0
M
A
V
可以认为 vI>0 时,vOmax = +VCC
vI<0 时,vOmax = -VEE（ 过零比较器 ）
运算放大器工作在非线性状态下
MCCEE VVV假设
9.8.1 电压比较器特点：
1,单门限电压比较器
（ 1） 过零比较器开环,虚短 不成立增益 A0大于 105
CCOEE VvV
输入为正负对称的正弦波时,输出为方波 。
电压传输特性
9.8.1 电压比较器
1,单门限电压比较器
（ 2） 门限电压不为 零的比较器电压传输特性
（ 门限电压为 VREF）
9.8.1 电压比较器
1,单门限电压比较器
（ 2） 门限电压不为 零的比较器
（ 门限电压为 VREF）
(a) VREF＝ 0时
(b) VREF＝ 2V时
(c) VREF＝－ 4V时
vI为峰值 6V的三角波，设
± VCC＝ ± 12V，运放为理想器件。
解：
例 图示为另一种形式的单门限电压比较器,试求出其门限电压 (阈值电压 )V
T,画出其电压传输特性 。 设运放输出的高,低电平分别为 VOH和 VOL。
利用叠加原理可得
I
21
1
R E F
21
2
p vv RR
RV
RR
R
理想情况下，输出电压发生跳变时对应的 vP＝ vN＝ 0，即
0I1R E F2 vRVR
门限电压
R E F
1
2
IT )( VR
RV v
单门限比较器的抗干扰能力 应为高电平错误电平
9.8.1 电压比较器
2,迟滞比较器
（ 1） 电路组成
（ 2） 门限电压 为门限电压,
Pv
门限电压的两个的两个电压值可得有关，对应于与而 POOP vvvv
)( OLOPI 低电平时,V vvv )( OHOPI 高电平时,V vvv
21
OH2
21
R E F1
T RR
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RR
VRV
21
OL2
21
R E F1
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上门限电压下门限电压回差电压
21
OLOH2
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)(
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9.8.1 电压比较器
2,迟滞比较器
（ 3） 传输特性
21
OH2
21
R E F1
T RR
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VRV
21
OL2
21
R E F1
T RR
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VRV
解,（ 1） 门限电压
（ 3） 输出电压波形例 电路如图所示,试求门限电压,画出传输特性和图 c所示输入信号下的输出电压波形 。
（ 2） 传输特性
V5
21
OH2
21
R E F1T?
RR
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RR
VRV
V5
21
OL2
21
R E F1T
RR
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RR
VRV
0REF?V 0 V 1OV
通过上述几种电压比较器的分析,可得出如下结论：
（ 1） 用于电压比较器的运放,通常工作在开环或正反馈状态和非线性区,其输出电压只有高电平 VOH和低电 VOL两种情况 。
（ 2） 一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系 。
（ 3） 电压传输特性的关键要素输出电压的高电平 VOH和低电平 VOL
门限电压输出电压的跳变方向
令 vP＝ vN所求出的 vI就是门限电压
vI等于门限电压时输出电压发生跳变
跳变方向取决于是同相输入方式还是反相输入方式
9.8.1 电压比较器
3,集成电压比较器集成电压比较器与集成运算放大器比较：
开环增益低,失调电压大,共模抑制比小,灵敏度往往不如用集成运放构成的比较器高 。
但集成电压比较器中无频率补偿电容,因此转换速率高,改变输出状态的典型响应时间是 30～ 200ns。
相同条件下 741集成运算放大器的响应时间为 30?s左右 。
9.8.2 方波产生电路
1,电路组成 （ 多谐振荡电路 ）
稳压管双向限幅
9.8.2 方波产生电路
2,工作原理由于迟滞比较器中正反馈的作用,电源接通后瞬间,输出便进入饱和状态 。
假设为正向饱和状态
3,占空比可变的方波产生电路
9.8.2 方波产生电路
9.8.3 锯齿波产生电路
end
同相输入迟滞比较器 积分电路充放电时间常数不同
