电子技术基础ch09.ppt

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1、9.信号产生电路9.1正弦波振荡电路概述原理上正弦波振荡电路由放大电路和正反馈网络构成。振荡电路对来自输出端经过反馈的信号进行放大，在没有外部输入信号的情况下产生稳定的输出信号。根据输出信号稳定的要求，可以提出以下的维持振荡的条件对于上述振荡维持条件，还可以进一步表示为上式中的AF为相应的相角。该条件可分解为这两个条件分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件，这两个条件是振荡器维持稳定工作的条件。满足相位平衡条件的频率即为振荡频率，用符号f0表示，是正弦波振荡器的输出信号频率。通常在正弦波振荡器中设有选频网

2、络来满足相位平衡条件，选频网络可以由电阻电容构成，也可以由电容电感构成。电阻电容选频网络常用于音频信号振荡，电容电感选频网络则用于高频信号振荡。对于对于正弦波振荡电路，仅满足振幅平衡和相位平衡是不够的，因为振荡电路开始工作的时候并没有足够的输出信号用来反馈，因此要求在建立振荡的初期有这称为振荡电路的起振条件。当振荡电路接通电源开始工作时，电路中自然存在着各种的扰动或噪声信号，所包含的信号频率分布很广，其中只有满足相位平衡条件的频率为f0的微弱成分被反馈回放大器加以放大，最后形成稳定的振荡。在建立振荡的初期

3、电路中的环路增益AF较大，但随着振荡信号幅度的逐渐增加，需要采取措施使环路增益有所下降，直到振荡信号达到额定幅度，而环路增益也达到振幅平衡条件，此后电路进入稳定振荡状态。因此在振荡电路中需要有稳定振幅的机制，通常由非线性元件构成9.2RC正弦波振荡电路RC正弦波振荡电路是用电阻电容来构成选频网络的振荡电路，其中常见的就是RC桥式振荡电路，如下图所示。RC桥式振荡电路用RC串并联网络作为的选频网络，并兼用作反馈网络。RC串并联网络的选频特性当选频网络输入信号频率较低时，选频网络可简化为右图所示的电路，频率越

4、低，选频网络输出信号的幅度就越低，而相位却逐渐超前。如果选频网络的输入信号频率较高时，可以简化成右图所示的电路，频率越高，选频网络输出信号的幅度就越小，而相位却逐渐滞后。综合以上两种情况，RC串并联网络的幅频特性和相频特性如图所示。由其频率特性可知，在符合相位平衡条件的振荡角频率0处，该网络的输出信号最强，而且输出信号与输入信号同相；角频率0之外的信号，不符合相位平衡条件，而且输出幅度教小。下面介绍RC串并联网络的定量分析。网络的两部分的阻抗分别为网络的电压传输系数为若取传输系数可以表示为根据RC串并

5、联网络的电压传输系数，可以得到其幅频特性和相频特性的表达式：根据以上特性，当信号角频率为0时幅频特性最大，为1/3，而相频特性的相角为零。为使电路能够顺利地起振，要求放大电路的增益在开始时要大于3，当振荡信号增强至额定幅度后增益回落到3以维持振荡，可以采用热敏电阻进行稳定幅度，如图所示。电路的振荡频率为也可以采用专门的电路来稳幅，如下图中的结型场效应管构成的稳幅电路，当信号逐渐增强时二极管检波后产生的负压作用到结型场效应管上，使其导通电阻增加，放大电路的的负反馈加强，增益下降。9.3LC正弦波振荡电路L

6、C正弦波振荡电路是采用电感电容谐振回路构成选频网络的正弦波振荡电路，可以产生数百千赫至几十兆赫的高频信号。LC并联谐振回路的频率特性LC并联回路的交流阻抗为通常回路中的损耗较小，可以忽略上式分子中的R，所以根据LC并联回路的交流阻抗表达式，可知当阻抗为实数，即电路处于谐振状态，故用0表示谐振角频率。处于谐振时，不仅回路阻抗为纯电阻，并且其值也最大，为引入一个称为品质因数的参数则回路谐振时的阻抗可以表示为当发生谐振时，回路内部的电流比回路的总电流大得多，电容和电感上流过的电路分别为上式中的V、I分别是回路

7、的总电压和总电流，并且电容和电感上流过的电流分别超前以及滞后回路电压90°，即IC、IL的极性是相反的，其电流值是回路外部的总电流的Q倍。把谐振频率0的表达式代入LC并联回路的阻抗表达式，有其中。根据上式，回路的幅频特性为相频特性为式中的称为相对失谐量。根据幅频特性曲线，当输入信号具有谐振频率0时，出现并联谐振，回路阻抗达到最大值；输入信号偏离谐振频率时，回路阻抗减小；品质因数影响曲线的尖锐程度。根据相频特性曲线，当信号频率大于谐振频率时，相角小于零，回路阻抗表现为容抗；当信号频率小于谐振频率时相角大

8、于零，回路表现出感抗；品质因数影响着相角在零点附近的变化速度。电感电容并联谐振回路可以构成选频放大电路。9.3.2变压器反馈式LC振荡电路把选频放大电路的输出信号以正反馈的形式耦合到输入端，可以构成变压器反馈式LC振荡电路，如下图所示。图中变压器标有黑色圆点的端子成为同名端，是输入信号与感应信号极性相同的端子。振荡电路中选频放大部分具有180°的相移，再通过适当选取变压器的输出端使得反馈网络产生180°的相移，在谐振频率电路满