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模电第八章

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最新模电课件 第八章

最新模电课件 第八章
1.写出 i(t) 表达式；2.求最大值发生的时间t1
解 i(t)10 co 0 1s3t0 (y)
t0 5 0 1c 0y o 0s
100 i
yπ 3
y π 50
t
3
由于最大值发生在计时起点右侧
o t1
i(t)10c0o1s0 3(tπ) 3
当103t1π3 有最大值t1＝1π033＝1.04m 7 s
返回 上页 下页
例 计算下列两正弦量的相位差。
解 (1) i1(t)1c0o1s0π (t03π4)
结论
i2(t)1c0o1s0π (t0π2) 两个正弦量
(2) ii21((ttj )) 3 1 1 j π 4 s0 c0 5 iπ o ( 1 n14 π s 0 (2 0(π ) 2 π 0 π t0 t5 π 1 3 4 3 050 π )0 )4进 较 同行 时 频相 应 率位 满 、比 足 同 (3)i2( uut1i2 ) (2 (t( tj )j t) )1 11 3 c 3 3 c0 0 c c0 000 o o 0 o 1 (o 1 1 2 (ss 1 s 01 (s 0 0 π π (0 π 0 π t0 t0 (t5 )0 t( 0 )5 0 1 0 3 1 1 0 41 003 )05 0 0 0)5 0 2 )0 ) 不5能0 函 号5 0 w比，数1较且、相在同w位主符2差
返回 上页 下页
正弦电流电路 激励和响应均为同频率的正弦量的线性电路
（正弦稳态电路）称为正弦电路或交流电路。
研究正弦电路的意义 1.正弦稳态电路在电力系统和电子技术领域 占有十分重要的地位。
优 ①正弦函数是周期函数，其加、减、求导、 点 积分运算后仍是同频率的正弦函数；

模电第八章PPT课件

模电第八章PPT课件

用电压跟随器 隔离滤波电路 与负载电阻
无源滤波电路的电路特点：无源滤波电路的滤波参数 随负载变化；可以用于高电压输入、大电流负载的情况。
有源滤波电路的电路特点：有源滤波电路的滤波参数不 随负载变化，可放大；不能输出高电压大电流，只适用于信 号处理，输出电压受电源电压的限制，输入电压应保证集成 运放工作在线性区；频率响应受组成它的晶体管、集成运放 频率参数的限制。
电路产生自激振荡
二阶低通、高通滤波器，为防止自激，应使 Aup < 3， 即要求RF<2R1 。
可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为 “镜像”关系。
第八章 信号处理电路
8.1.4 带通滤波器(BPF)
只允许某一段频带内的信号通过，将此频带以外的信号阻断。
U i
20lgAu
O 20lgAu
UUR1R 1RFUoA Uuop
U i R U M U R U M (U o U M )jC 0
U MU R
jCU
A uU U o i 1(3A u)pjA R up C (j R)2 C 1(
Aup
f )2 j 1
f0
Q
f f0
其中
Aup
1 RF R1
1
f0 2RC
1 Q
带A 载 u pR R ： L R L
1 fp2 π (R ∥ R L )C
A uA u p ffp 1 j
fp
存在问题：1、电压放大倍数低，最大为1；2、带负载 能力差：负载变化，通带放大倍数和截止频率均变化。
解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
有源滤波电路
第八章 信号处理电路
Auo
1

模电第8章

模电第8章

3）在电源电压相同的情况下，前者比后者的
选择合适的答案，填入空内。 （1）功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，
A 输出基本不失真情况下，负载上可能获得的最大 A．交流功率 B．直流功率 。
2 RL
(
V CC V om


V om 4
2
)
2. 分析计算
（3）电源供给的功率PV
Po V om
2
2 RL
PT
2
(
V CC .V om
P V = Po P T
RL 2V CC V om


V om 4
2
)
RL
当
V om V CC 时，
=
Po PV
P Vm
V om V CC
V CE4 R1 R 2 R2 V BE4
VBE4可认为是定值 适当调节R1、R2的比 值，就可改变T1、T2的偏压。
5. 电路中增加复合管
增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。 e c ic ib ib b T1 T1 b T2 T2 ic c c ib e ic ib b b
复合NPN型 e 1 2 复合PNP型 c
uo
-UCC
3）输入输出端不加隔直 电容。
静态分析：
ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V
因此，不需要隔直电容。 动态分析： ui > 0V T1导通，T2截止 ui iL= ic1 ; T1截止，T2导通 iL=ic2
+Ucc T1
ic1
iL RL T2
uo
ui 0V
ic2
V om 2

《模拟电子技术基础教程》课件第八章

《模拟电子技术基础教程》课件第八章

电容充电
电容放电
Tr +
D3
D1
+
～
u
D4
C
D2 –
+
uo=uC RL
–
图8.12 带负载桥式整流电容滤波电路结构图
在整流电路中，把一个大电容C并接在负载电阻两 端就构成了电容滤波电路，其电路（图8.12所示）和工 作波形（图8.13所示）如图所示。
u2
0
t
加入滤波电容 时的波形
uo
无滤波电容时
的波形
0
t
图8.13 带负载桥式整流电容滤波工作波形图
（2）电路工作原理
D导通时给C充电，D截止时C向RL放电。滤波后uo 的波形变得平缓，平均值提高。RL接入（且RLC较大） 时忽略整流电路内阻。
u2上升，u2大于电容上的电压uC，u2对电容充电， uo=uCu2；u2下降，u2小于电容上的电压。二极管承受反 向电压而截止，电容C通过RL放电，uC按指数规律下降
1.35 A
UDRM = 2U2 = 2 120V 169.7 V
桥式整流电路的优点是输出电压高，电压纹波小， 管子所承受的平均电流较小，同时由于电源变压器在正 、负半周内都有电流供给负载，电源变压器的利用率高 。因此，桥式整流电路在整流电路中有了较为广泛的运 用，缺点是二极管用得较多。 8.3 滤波电路
从前面的分析可知，无论何种整流电路，它们的输 出电压都含有较大的脉动成分。为了减少脉动，就需要 采取一定的措施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降 低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中 的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。
滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压 （或通过电感中的电流）不能突变的特性，滤掉整流电 路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑 输出电压波形的目的。

模拟电子技术课件第八章

模拟电子技术课件第八章
0.45V2 RL
反向截止: D最大反向工作电压: VR≥ VRM=
2V2
9
单相桥式整流电路中的整流电桥可由四 个整流二极管组成，也可直接用集成的整流 桥块代替。 桥块
二极管桥
整流桥块
选择整流元件的主要指标：
1. 平均整流电流
10
2. 反向耐压
8.2 滤波电路
几种滤波电路
（a）电容滤波电路 （b）Π型滤波电路 （c）电感电容滤波电路（倒L型） 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。
（P209）
用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低。
(1)稳压系数Sr
Sr =
RL =常 数
稳压系数S用来反映电网电压波动对稳压电路的影响。 定义为当负载固定时，输出电压的相对变化量与输入电压 的相对变化量之比。
(2)输出电阻Ro
∆U o Ro = ∆U o
U I =常 数
输出电阻Ro 用来反映稳压电路受负载变化的影响。定 义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量 之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。
8.3.1 稳压电路的主要指标
1、引起输出电压不稳定的原因 2、稳压电路的技术指标
20
8.3.1 稳压电路的主要指标
1、引起输出电压不稳定的原因 引起输出电压变化的原因是负载的变化和输入电 压的变化。 即 V o =f (V I ,I o )
稳压电源方框图
21
2、稳压电路的主要技术指标
∆U o / U o ∆U I / U I
3.元件参数的确定 正常稳压时 UO ≈UZ
+
R
IO IZ DZ
+
IR

精品课件-模拟电子技术-第8章

精品课件-模拟电子技术-第8章

F U f Z2
1
Uo Z1 Z2 3 j(RC 1 )
RC
(8.2.1)
第 8 章 波形发生电路
令
0
1 RC
f0
，1 则 2πRC
代入上式， 得
F
1
32 ( f f0 )2
f0 f
幅频特性为
F
1
32 ( f f0 )2
f0 f
(8.2.2) (8.2.3)
第 8 章 波形发生电路
第 8 章 波形发生电路
8.2.1 RC串、
将电阻R1与电容C1串联、 电阻R2与电容C2并联所组成的 网络称为串并联选频网络， 如图8.2.2(a)所示。 一般情况下，
选取R1=R2 =R，C1 =C2 =C。 因为RC串并联选频网络在正弦波振 荡电路中既为选频网络， 又为正反馈网络， 所以其输入电压
第 8 章 波形发生电路 振荡电路起振后， 输出信号将随时间逐渐增大， 而这种增 大不是无限的， 由于电路中晶体管元件的非线性， 电压放大倍 数A将随振荡幅度的增大而自动减小， 最后达到AF =1， 使振荡电路稳定在一定振荡幅度上。 从AF>1自动变为AF=1的过 程， 就是振荡电路自激振荡的建立和稳定过程。
相频特性为
F
arctan 1 ( 3
f f0
f0 ) f
(8.2.4)
根据式(8.2.3) 、 式(8.2.4)画F出 的频率特性， 如图
8.2.3
Uf Uo
(a)U、f (b)所示。 也就是说， U当of=f0时，
一求个出频RC率串f并0，联选当频f=网f0络时的，频U率f 特与性U和o f0同。相。 通过计算可以
第 8 章 波形发生电路 图8.2.2 RC串并联选频网络及其在低频段和高频段的等效电路

模电第八章278102168精品PPT课件

清华大学 王宏宝
三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤 1、观察电路是否包含了四个基本组成部分； 2、判断放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态
工作点且动态信号能否输入、输出和放大； 3、用瞬时极性法判断是否满足正弦波振荡的相位条件。
瞬时极性法 断开反馈，在断开处加频率f0 的输入电压，并给定其瞬时极 性；然后以此为依据分析输出 电压的极性，从而得到反馈电 压的极性，若它和假设输入电 压极性相同，则满足相位平衡 条件，有可能产生正弦波振荡。
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电压比较器电压传输特性的三要素为：
1、输出电压高电平和低电平值UOH和UOL； 2、阈值电压值UT；阈值是指uO发生跃变时的uI值。 3、当uI变化且经过UT时，uO跃变的方向，即
是从UOH跃变为UOL ，还是从UOL跃变为UOH 。 三、电压比较器的种类
1、单限比较器 只有一个阈值电压，
3、窗口比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大或从大到小
经过两个阈值时，输出电压产生两次不同方向的跃 变。如图8.2.2(c)所示。电压传输特性上好象开了个 窗口。
清华大学 王宏宝
8.2.2 单限比较器 一、过零比较器
图8.2.3
图8.2.4
图8.2.5
清华大学 王宏宝
图8.2.6
二、一般单限比较器
当输入电压uI逐渐增大 或减小的过程中经过UT 时，输出电压uO产生一 次跃变。如图8.2.2(a)所 示。
清华大学 王宏宝
图8.2.2
2、滞回比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大经过一个阈
值时，输出电压产生一次跃变；输入电压从大到小 经过另一个阈值时，输出电压产生又一次跃变；两 次跃变方向相反。它相当于两个单限比较器的组合。 如图8.2.2(b)所示。

模电课件第八章(4)


R1
分析工Ｔ作１ 原理：
D1
D2
uRuui 2ii ui
uuii ui
RRR1R11RRe311 vRi1R 1
DDD1 11DD11
VDDDDB21B1222DDDDD1212
TＴ3iB２1
B1
－ ViCBC2
D2D2 B2
RRR2R22RRc322
＋＋＋＋VVVV＋＋＋CuCCCCoCCCVVVCCCCCCCC
Ｔ２
RL
出器。
OCL:Output Capacitorless 【无输出电容器】
－V CC
【参见教材P387图8.3.1(a)】
二.工作原理（设ui为正弦波）
前提：忽略b、e间压降，即：视VBE=0。
先单独分析一下T1和T2： ∵是射极输出
T1
ui
ui
+ VB-E
＋ VCC Ｔ１
RL
T2
ui
uo ui
2VCCVom
RL
= Vom
4 VCC
PV
2VCCVom
RL
PVm
2
VCC2 RL
= Vom
4 VCC
最高效率max
可见效率与负载RL无关
当 Vom
VCC 时， max
4
78.5%
五.选功率BJT管的原则
1. 最大允许管耗PCM必须大于PT1m≈0.2Pom； 2. 应选用│V(BR)CEO│>2VCC； 3. 通过BJT的最大集电极电流为VCC/RL，所选
iC1
ＴＴ Ｔ Ｔ１ R１ １ １ Ｔ Ｔ ＴL １ １ １
iL
ＴＴ Ｔ Ｔ iC２2Ｔ Ｔ Ｔ ２ ２ ２ ２ ２ ２

模电第八章


其通带截止频率：
1 f0 2RC
八
图 8.1.7
Uo Au U i 1 ( 3 - Aup )jRC ( jRC ) 2 Aup f 2 1 f0 1-( ) - j f0 Q f
二阶有源高通滤波器(a) ( jRC ) 2 Aup
图 8.1.7 (b)
-UOpp
uO +UOpp
O
uI
图 8.2.1
阈值电压：当比较器的输出电压由一种状态跳变为 另一种状态所对应的输入电压。
八
利用稳压管限幅的过零比较器 设任何一个稳压管被反向 击穿时，两个稳压管两端总的 的稳定电压为 UZ < UOpp
当 uI < 0 时，不接稳压管时， uO= + UOPP ，接入稳压管后，左 边的稳压管被反向击穿，集成 运放的反向输入端“虚地”， uO = + UZ ； 当 uI > 0 时，右边的稳压管 被反向击穿，uO = - UZ ；
八
一阶低通有源滤波器：
电压放大倍数
Uo Au Ui RF 1 Aup R1 f f 1 j 1 j f0 f0
RF Aup 1 ——通带电压放大倍数 图 8.1.3 R1 可见：一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带 截止频率相同；但通带电压放大倍数得到提高。 缺点：一阶低通有源滤波器在 f > f 0 时，滤波特性不 理想。对数幅频特性下降速度为 -20 dB / 十倍频。 解决办法：采用二阶低通有源滤波器。
八
二阶低通有源滤波器：
输入电压经过两级 RC 低 通电路，在高频段，对数幅频 特性以 -40 dB /十倍频的速度 下降，使滤波特性比较接近于 理想情况。

模拟电子技术第八章


弦波信号。
反馈电阻 RF采用负温度系数的热敏电阻，
R?采用正温度系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。
2020/4/12
稳幅的其它措施
在RF回路中串联二个并联的二极管
电流增大时，二极管动态电 阻减小。电流减小时，动态 电阻增大，加大非线性环节， 从而使输出电压稳定。
Au
?
1?
R ?r
F
d
R?
2020/4/12
如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使 无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号 —
—自激振荡。(电路要引入正反馈)
2020/4/12
动画 avi\11-1.avi
由此知放大电路产生自激振荡的条件是：
U?f ? U?i
即：
U?f ? F?U?o ? F?A?U?i ? U?i
6.如何组成矩形波、三角波和锯齿波发生发生电路？
7.为什么需要将输入信号进行转换？有哪些基本转换？
8.1 正弦波振荡电路
8.1.1概述
一、产生正弦波振荡的条件
U?i ? 2U i sin ? t U?U?f i ?~F?U?O
放大电路
A?
反馈网络 F?
U?o ? A?U?i
图 8.1.2 正弦波振荡电路的方框图
分类： RC正弦波振荡电路，频率较低，在1MHz以下。
LC正弦波振荡电路，频率较高，在1MHz以上。
2020/4/定。
三、判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤
1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件
?0
?
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模
拟
电
子
技
术
二、迟滞比较器
uI > u＋ 时，反向饱和 uO = -UZ
1)电路和门限电压 uI < u＋时，正向饱和 uO = +UZ 当 uI = u＋ 时， 状态翻转 u
I
R
R3
uO
8
UT+称上门限电压
UT-称下门限电压
UREF R2 R1
正反馈
UZ
U REF R1 U O R2 U+ = + R1 + R2 R1 + R2 U REF R1 U Z R2 = R1 + R2 R1 + R2
uO
0
ui
-UOM
8.2 电压比较器
功能： 将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输
出一定的高低电平。
构成： 运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入
的关系uo=f(ui)是非线性函数。 uo
ui u +
+ A u－
∞
+
uO
+UOM 0
ui
-UOM
一.单门限电压比较器
1. 过零比较器: （门限电平=0）
稳幅
二、正弦波振荡器的一般组成
1.放大电路
2.正反馈网络
3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件， 从而获得单一频率的正弦波输出。 常用的选频网络有RC选频和LC选频 4.稳幅环节——使电路易于起振，又能稳定振 荡，波形失真小。
8 .1.2 RC正弦波振荡电路
一、选频电路
用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里 只学习文氏桥式选频电路。 R1 C1
iC
C
iL
L R
L / RC Z L 1 1 + j( ) R RC
当 = 0
1 LC
时，
-
R为电感和回路中的损耗电阻, R L
并联谐振。 (阻性)
谐振时，电路呈阻性：
L Z0 = RC
LC并联谐振回路的幅频特性曲线
L Q L Z0 = = Q0 L = =Q RC 0C C

原因：电路中存在分布电容。
若提高振荡频率，可以采用LC振荡电路，石英晶体振
荡电路。
LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以
产生高频振荡。
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9.4 正弦振荡电路
RC串并联振荡电路存在的缺点： 受RC参数的影响，振荡频率较低。小于1MHz。

长 沙 理 工 大 学 计 算 机 通 信 工 程 学 院 制 作
U REF R1 + U Z R2 U T+ = R1 + R2 U REF R1 - U Z R2 U T- = R1 + R2
模 uI UREF R2 R P
拟
电
子 R3
技
术 uO UZ
2)传输特性
uO
UZ R1 8
上门限 UT- UT+ U uI 回差 电压
O 下门限 -UZ
当 uI 逐渐增大时 只要 uI < UT+ ，则 uO = UZ 一旦 uI > UT+ ，则 uO = -UZ 当 uI 逐渐减小时 只要 uI > U T- ，则 uO = UZ 一旦 uI < UT- ，则 uO = UZ
| AF | = 1
j A + j F = 2 np
n是整数
问题1：如何起振？
起振时Uo=0
Xd
Xf
基本放大器 A
Xo
反馈网络 F
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分 解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。
选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量 衰减掉。这时，只要： |AF|>1，且jA+ jB =2np，即可起振。
uo
ui u-
∞ － A + u+ +
+Uom
uO
0
-Uom
UREF
ui
3. 限幅电路——使输出电压为一稳定的确定值
uo
ui u +
∞ + u- － A +
RZ
uO DZ
+UZ 0 -UZ ui 忽略了UD
当ui > 0时 , uo = +UZ 当ui < 0时 , uo = -UZ
当双向稳压二极管的A端接电压正，K端接电压负，左边的 稳压二极管是正向导通，相当于一个普通二极管，在上面 的压降是0.7V，而右边的才是作为稳压二极管。所以这个 双向稳压二极管所稳定的电压是0.7V+右边稳压值。 而反过来，双向稳压二极管的k端接电压正，A端接电压负 时候。右边的稳压二极管正向导通，左边的稳压二极管作 为稳压二极管。
1
能自动稳幅的振荡电路
起振时，RT略大于2R1，使|AF|>1，以便起振；
半导体热敏电阻 (负温度系数）
10k 0.1u uf 10k 0.1u
10k 100k
Rt
∞ － A + +
39k
起振后，uo逐渐增 大则RT逐渐减小， 使得输出uo为某值 时，|AF|=1，从而 uo 稳幅。
uo
t
Rt
A
能自动稳幅的振荡电路
X f = AFX d
增幅振荡
问题2：如何稳幅？
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1， 即可稳幅。 稳幅措施：
1、被动：器件非线性 2、主动：在反馈网络中加入非线性 稳幅环节，用以调节放大电路的增益
uu ff 起振
R uC C uu+
+UZ UT+
RZ uO
0
uc
∞ － A + +
Rf
t
uo
+UZ
DZ
R1
0
t
2.工作原理：
-UZ
(1) 设uC初始值uC(0+)= 0，uo = + UZ , 则：u+=UT+ 此时，uO给C 充电, uc ， 在 uc < UT+ 时， u- < u+ , uo保持+UZ不变
石英晶体振荡电路
运放工作在非线性状态基本分析方法
1. 运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。 2. 运放工作在非线性状态的分析方法：
若U+＞U若U+＜U-
则UO=+UOM；
则UO=-UOM。 uo +UOM
虚断（运放输入端电流=0） 注意：此时不能用虚短！
ui u +
∞ + A + u－
1.电感三点式LC振荡电路
Vcc
R b1 Cb Rb2 Re Ce Rc
（-）
（+）
L1 C
L2
（+）
1 1 = 振荡频率： f 0 = 2p LC 2p ( L1 + L2 + 2 M )C
2. 电容三点式LC振荡电路
Vcc
R b1 Cb Rb2 Re Ce C2
（+）
Rc
（-）
（+）
C1 L
Uo 1 传递函数： = U i 3 + j( f - fo ) fo f 1 幅频特性： U o = Ui f fo 2 2 3 +( - ) fo f
Uo Ui
j +90
fo
j =0
1 3
f
f
相频特性： j = -arctg 1 ( f - f o ) –90 3 fo f
二.RC桥式振荡器的工作原理：
ui u + UREF
当ui > UREF时 , uo = +Uom
当ui < UREF时 , uo = -Uom
uo
uO
+Uom
0
∞ + u- － A +
UREF
ui
UREF为参考电压
-Uom
若ui从反相端输入
当ui < UREF时 , uo = +Uom
当ui >UREF时 , uo = -Uom
U = UT+ - UT特点： uI 上升时与上门限比, uI 下降时与下门限比。
8.3 方波发生器
1.电路结构
由滞回比较电路和RC定时电路构成
R uC C uu+ － A +
上下限:
∞
+ RZ uO
U T+
R1 = UZ R1 + Rf
R1
Rf
DZ
U T-
R1 =UZ R1 + Rf
方波发生器
Xo
反馈信号代替了放大 电路的输入信号。 放大电路变成了振荡电路。
Xf
反馈网络 F
Xd
Xf
基本放大器 A
Xo
Xd=Xf FA=1
反馈网络 F
X f = AFX d
. .
自激振荡的条件：A F . 因为： A = | A | j A
=1
. F = | F | j F
所以，自激振荡条件也可以写成： （1）振幅条件： （2）相位条件：
第八章 波形的产生与变换电路
8.1 正弦波振荡的基本原理
8.2 RC正弦波振荡电路
8.3 LC正弦波振荡电路
8.4 石英晶体振荡电路 8.5 比较器 8.6 方波发生器 8.7 三角波及锯齿波发生器