2022-2023学年高二物理竞赛课件：非正弦波振荡电路

非正弦波振荡电路 非正弦波振荡电路 比较器 锯齿波产生电路 方波产生电路 单门限电压比较器 迟滞比较器 比较器 1. 单门限电压比较器 特点：开环， 运放工作在非线性状态下 工作原理： 传输特性： 直观 逻辑‘1’（高电平） 逻辑‘0’（低电平） 其他电路： 其他电路： 9.8.1 比较器 1. 单门限电压比较器 同相比较 反相比较 同相过零比较器 反相过零比较器 同(c)图（虚断） 分析任务及方法 求传输特性 方向 输出电平VOH 、VOL 门限电压Vth 分析任务及方法 9.8.1 比较器 1. 单门限电压比较器 求传输特性 方向 输出电平VOH 、VOL 门限电压Vth —同相和反相 Vom (运放线性范围=VCC-VCES ) Vom=  VCC (忽略饱和压降) Vom=  VZ (稳压电路) —— 输出vO翻转时相应的输入电压 显然当vP  vN 时状态翻转，可用虚短、虚断 分析举例1 设运放是理想的， 且VREF= -1V, VZ= 5V，试求门限电压Vth ，画出传输特性 解: 求门限电压Vth 利用虚短、虚断 画传输特性 由稳压管电路，得：VO=  VZ= 5V。 vI反相端  反相电压比较器 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 ——频率偏移量。 ——振荡频率。 LC振荡电路 Q ——数百 石英晶体振荡电路 Q ——10000  500000 石英晶体是SiO2的一种结晶体，具有各向异性的物理特性。在石英晶体上按一定方位切下的薄片——晶片。 基本特性 石英振荡器在电路中之所以能够代替LC谐振回路是具有压电效应。 金属极板 敷银层 晶片 石英晶体振荡电路 2. 石英晶体的基本特性与等效电路 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 A. 串联谐振 特性 晶体等效阻抗为纯阻性 B. 并联谐振 通常 所以 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 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 由于 由此看出 调整 + + + + - - 满足正反馈的条件，为此，石英晶体必须呈电感性才能形成LC并联谐振回路，产生振荡。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。 二阶有源带阻滤波电路 3. 石英晶体振荡电路 VREF vO VOH VOL vI O VREF vO VOH VOL vI O vI vO - + A -VEE +VCC VREF vI vO - + A -VEE +VCC (c) vI vO - + A -VEE +VCC (d) vI vO - + A -VEE +VCC (e) vO VOH VOL vI O vO VOH VOL vI O vI vO - + A -VEE +VCC (a) VREF VREF vO VOH VOL vI O vI vO - + A -VEE +VCC (b) VREF VREF vO VOH VOL vI O vI vO - + A -VEE +VCC (a) VREF VREF