精品课件-模拟电子技术-第23讲 非正弦波振荡电路

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5 非正弦周期电流电路
二、教学要求： 1. 通过学习，理解用傅里叶级数将非正弦周 期信号分解为谐波的方法 ； 2. 理解和掌握非正弦周期电流电路中的有效 值、平均值和平均功率的计算 ； 3.了解线性电路在非正弦激励下的计算方法。
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5.1非正弦周期量的分解
非正弦周期信号
u
Um
u
u
2 2
5.2.2 平均值 非正弦周期电流、电压的平均值分别为
I av
1 T
T
idt
0
U av
1 T
T
udt
0
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5.2效非值正、弦平周均期值电和流平电均路功中率的有 5.2.3 非正弦周期电流电路的平均功率 设某无源二端网络端口处的电压、电流取关联的参 考方向，并设其电压、电流为：
u U0 Ukm sinkt ku k 1
例5-2设二端网络的端口电压、电流为关联的参考方 向，已知：
u 10 141.4sint 50 sin3t 60V
i sin t 700 0.3sin 3t 600 A
求二端网络的平均功率P。
解： P U 0 I 0 U1I1 cos1 U 3 I3 cos3
U0I0
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5.3线性电路在非正弦激 励下的计算
例5-3如图所示电路，已知R=100Ω，C=1μF。激励源
uS为矩形波。已知Um=11V，T=1mS，求输出电压 uO 。
11
0
0.5
1
t ms
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5.3线性电路在非正弦激 励下的计算
解：由已知条件可得基波角频率
1
2
T
1
2
10
3

高电平的持续时T1间 1
ln( 1
2R2 R1
)
当uo=-Uz，VD2导通，反向充放电时2 常( R数 Rp2 )C
低电平的持续时T间2 2
ln( 1
2R2 R1
)
整个矩形波信号的周期T
T1
T2=(
2R
Rp
)ln(1
2R2 R1
)
9.5.2 三角波产生电路
uo1 UZ 对应的门限电U压T1 电容反向满充足电，uo升高u，o 当UT1
谐f p 振2阻L值1 C很C0 高 。2
1 LC
1 C C0
fs
1 C C0
C0 C
fp fs
C C0
9.4.2 石英晶体振荡电路
(a)图：串联谐振，谐振时X的阻抗最小，最有利于建 立 (b振)图荡：。石英晶体X与C1、C2组成电容三点式振荡电路，晶振X 相 石当英于晶一体个振电荡感器。 具有很高的频率稳定性，具有非常广泛的 应用。
R2 R1 R2
( UZ
)
R1 R1 R2
UT1
0
UT1
R2 R1
UZ
uo1 UZ 时，A1翻
转， uo1 UZ 对应的门限电U压T 2
，电容正向充电。 R2
R1 R2
( UZ
)
R1 R1 R2
UT 2
0
电容正向满充足电，uo下降，uo当 UT 2
uo1 UZ
UT 2
R2 R1
UZ
时，A1翻
2. ICL8038典型应用电路
7、8脚短接在一起，
即8脚接7脚输出的固定 电4压、。5脚外接电阻RA和RB ， 10脚所接的电容C，设置 信2号脚的输频出率正。弦波； 3脚输出三角波（锯齿

6.1.1 产生自激振荡的条件
1．原理框图 正弦波振荡电路框图如图6.1.1所示。
其中A是放大 电路，F是反馈网 络。由图可知，产 生振荡的基本条件 是反馈信号与输入 信号大小相等、相 位相同。
•
••
U f FU0
图6.1.1 正弦波振荡电路的框图
•
••
U 0 AU id
•
•
当 U f U id 时，必有
3 fo f
二、RC串并联正弦波振荡电路分析
当串并联选频网络在f=f0时，Uf最大，相移φ=0o，因此， 采用同相放大器，就能满足相位平衡条件。
1.振荡频率计算
当R1=R2=R，C1=C2=C时，RC串并联 正弦波振荡电路 的振荡频率为
fo
1
2RC
可见，改变R、C的参数值，就可调节振荡频率。为了同
6 ( 1 )3 0
RC RC
振荡角频率
0
1 RC
6
振荡频率
f0
1
2RC
6
当
o
1 RC
6
时，电路产生振荡，振荡
图6.2.1 RC文氏桥式振荡器 （a）电原理图 （b）等效电路
一、RC串并联网络的频率特性
1．频率特性分析
为了便于分析，将图6.2.1中的选频网络单独画在图6.2.2上。 图中R1=R2=R，C1=C2=C。
RC串联电路的阻抗为
Z1
R1
1
jc1
1 jRC jC
RC并联电路的阻抗为
1
Z2
R2
••
AF 1
2．振荡平衡条件
•
•
••
设 A A a ，F F f 则得 A F Aa F f 1

UOH=UZ =6V UOL= UZ = 6V
可画出电压传输特性和 输出波形如图所示。
例7.2.1
图中，UREF =3V， UZ =6V， R1 =40k， R2 =10k， R =8k，试画出电压传输特性和输出电压波形。
始终小于此时
解续：
的门限UTH
是反相输入迟滞比较器，
UOH=UZ =6V UOL= UZ = 6V
U REF R1 R1 R2
UZ R2 R1 R2
上门限电压 UTH
U TH
U REF R1 U Z R2 R1 R2
下门限电压 UTL
U TL
U REF R1 U Z R2 R1 R2
2. 工作原理与传输特性
UZ UTH
当 uI 从很小逐渐增大时，只要 uI < UTH ，则 uO =UZ 当 uI 增大到经过 UTH 时，则 uO 负跃变为 UZ
解续： 是反相输入迟滞比较器，
UOH=UZ =6V UOL= UZ = 6V
可画出电压传输特性和 输出波形如图所示。
例7.2.1
图中，UREF =3V， UZ =6V， R1 =40k， R2 =10k， R =8k，试画出电压传输特性和输出电压波形。
始终大于此时
解续：
的门限UTL
是反相输入迟滞比较器，
解：由图可得
U TH
R1 R1 R2
U REF
R2 R1 R2
UZ
40 3 V 10 6 V 3.6V 40 10 40 10
UTL
R1 R1 R2
U REF
R2 R1 R2
UZ
40 3 V 10 6 V 1.2V 40 10 40 10
例7.2.1