模拟电子技术基础 教学课件 作者 沈任元第九章 波形发生和交换电路.ppt

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1、第9章波形发生和交换电路9.2非正弦信号发生电路9.1正弦波振荡电路波形发生电路和波形变换电路在测量、自动控制、通讯、无线电广播和遥测、遥感等许多技术领域中有着广泛的应用。收音机、电视机和电子钟表等日常生活用品也离不开它。波形发生电路包括正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路，它们不需要外加输入信号就能产生各种同期性的连续波形，例如正弦波、方波、三角波和锯齿波等。信号产生电路(振荡器)分类：正弦波振荡:非正弦波振荡：RC振荡器(1kHz~数百kHz)LC振荡器(几百kHz以上)石英晶体振荡器(频率稳定度高)方波、三角波、锯齿波等主要性能要求：

2、输出信号的幅度准确稳定输出信号的频率准确稳定1.正弦波振荡的条件无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。9.1.1正弦波振荡电路的基本概念9.1正弦波振荡电路图9-1一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即幅值平衡条件相位平衡条件起振条件：要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电时对于f=f0信号有从小到

3、大直至稳幅的过程，即满足起振条件。振荡电路的组成根据振荡电路对起振、稳幅和振荡频率的要求，一般振荡电路由以下部分组成：(1)放大电路：具有放大信号作用，并将直流电源转换成振荡的能量。(2)反馈网络：它形成正反馈，能满足相位平衡条件。(3)选频网络：在正弦波振荡电路中，它的作用是选择某一频率fo，使之满足振荡条件，形成单一频率的振荡。(4)稳幅电路：用于稳定振幅，改善波形。2.正弦波振荡电路的组成为了保证振荡电路产生单一频率的正弦波，电路必须有选频电路（又称选频网络）。根据选频网络组成的元件，通常可分为：(1)RC正弦波振荡电路：其振荡频

4、率较低，一般在几百千赫以下；(2)LC正弦波振荡电路：其振荡频率较高，一般在几百千赫～几百兆赫；(3)石英晶体正弦波振荡电路：其振荡频率等于石英晶体的固有频率，振荡频率稳定。3.正弦波振荡电路的分类对于一个振荡电路，首先要判断它能否产生振荡。通常可采用下列步骤来判断：(1）检查振荡器是否存在放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节4个环节，尤其前3个环节；(2）分析基本放大电路能否正常工作，主要检查基本放大电路的静态工作点设置得是否合理；(3）检查电路是否满足振荡条件，首先检查是否满足相位平衡条件，可以用瞬时极性法进行判别，若电路未构成正

5、反馈，则它肯定不能振荡；然后检查幅值条件和起振条件是否满足；(4）估算振荡频率，其数值往往决于选频网络的参数。4.正弦波振荡电路的分析方法相位条件的判断方法：瞬时极性法断开反馈，在断开处给放大电路加f＝f0的信号Ui，且规定其极性，然后根据Ui的极性→Uo的极性→Uf的极性若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和反馈量均为电压量。极性？1.RC串并联选频网络低频段高频段在频率从0～∞中必有一个频率f0，φF＝0º。9.1.2RC正弦波振荡电路图9-2RC串并联选

6、频网络的频率响应当f=f0时，不但φ=0，且最大，为1/3。图9-3可引入电压串联负反馈，使电压放大倍数大于3，且Ri大、Ro小，对f0影响小2.RC桥式正弦波振荡电路图9-4图9-5利用二极管稳幅的RC串并联正弦波振荡电路9.1.3LC正弦波振荡电路1.LC并联网络的选频特性理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻抗无穷大。谐振频率为在损耗较小时，品质因数及谐振频率损耗附加相移图9-6品质因数图9-7LC并联回路的频率特性（Q1Q2）a)幅频特性b)相频特性2.变压器反馈式LC正弦波振荡电路图9-8变压器反馈LC振荡电路容易起振，若用

7、可变电容器代替固定电容C，则调频比较方便，缺点是振荡频率不太高，通常为几兆赫～十几兆赫。图9-83.电感反馈式振荡电路图9-9电感三点式振荡电路电路特点：电感三点式振荡电路简单，容易起振，调频方便。由于反馈信号取自电感L2，电感对高次谐波感抗大，所以高次谐波的正反馈比基波强，使输出波形含有较多的高次谐波成分，波形较差。常用于对波形要求不高的设备中，其振荡频率通常在几十兆赫以下。4.电容反馈式振荡电路图9-10电容三点式振荡电路电容三点式电路特点：由于反馈电压取自电容两端，电容对高次谐波容抗小，对高次谐波的正反馈比基波弱，使输出波形中的高

8、次谐波成分小，波形较好。振荡频率较高，可达100MHZ以上。常在电感L两端并联可变电容器，调节频率，但调节范围较小。石英晶体振荡电路简称为“晶振”。和一般LC振荡电路比较，晶振具有极高的频率稳定性，其值用频