模拟电子技术与应用项目教程 教学课件 作者 王继辉 波形发生电路.ppt

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1、波形发生电路振荡电路的基本原理1RC正弦波振荡电路2LC振荡电路3石英晶体振荡电路46253振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的电子电路。是一种能够将直流电能转换为交流电能的一种变换装置。振荡电路和放大电路不同，它将直流电能转换为交流电能的过程，不许外加输入信号，而是由电路本身的自激而产生，其输出信号的波形及频率由振荡器本身的参数所决定。振荡电路按其输出电压波形的不同，可分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路两大类。本章仅讨论正弦波振荡电路产生振荡的条件及RC、LC振荡器的基本工作原理。4一、正弦波振荡电路的组成⑴放大电路⑵正反馈网络⑶选频网络⑷稳幅电路正弦波振荡电路按选频网

2、络所用元件类型的不同，分为RC振荡器、LC振荡器和石英晶体振荡器。5二、正弦波振荡的产生及稳定条件电路起振过程：Ui=0时，电路中的噪扰电压使放大器产生瞬间输出Uo，经反馈网络反馈到输入端Uf，得到瞬间输入Ui'，再经基本放大器放大，又在输出端产生新的输出信号Uo，如此反复。在正反馈情况下，Uo会很快增大，并得到不断加强，产生振荡。最后由于放大电路中晶体管饱和等原因使输出稳定在Uo，并靠反馈永久地保持下去。6自激振荡条件又可分为⑴幅值条件：AF=1，表示反馈信号与输入信号的大小相等。⑵相位条件：φA+φF=2nπ,(n=0,1,2,…），表示反馈信号与输入信号的相位相同，即必须是正反馈

3、。*幅值条件和相位条件是正弦波振荡电路维持振荡的两个必要条件。需要说明的是，振荡电路在刚刚起振时，噪扰电压（激励信号）很弱，为了克服电路中的其它损耗，往往需要正反馈强一些，从而激励起振荡。所以起振时必须满足:AF>17一、RC串并联选频网络的选频特性当ω=ω0时，∣F∣达到最大值并等于1/3，相位移为φF=0,输出电压与输入电压同相位，所以RC串并联网络具有选频作用。8二、RC桥式振荡电路的工作原理图示的是RC正弦波振荡电路，它由集成运放构成放大电路，RC串并联网络作为选频电路，同时还作为正反馈电路。R2组成的负反馈电路作为稳幅电路，并能减小失真。在RC正弦波振荡电路中，RC串并联网络

4、的串联支路和并联电路以及反馈支路的R2、R1恰好组成电桥电路，因而又称为RC桥式振荡器或文氏电桥振荡器。*电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数应略大于3，即若R2略大于2R1，就能顺利起振。*RC串并联正弦波振荡电路的振荡频率为一、变压器反馈式振荡电路11（1）相位平衡条件为了满足相位平衡条件,变压器初次级之间的同名端必须正确连接。电路振荡时，f=f0，LC回路的谐振阻抗是纯电阻性，由图中L1及L2同名端可知，反馈信号与输出电压极性相反，即φF=180°。于是φA+φF=360°，保证了电路的正反馈，满足振荡的相位平衡条件。对频率f≠f0的信号，LC回路的阻抗不是纯阻抗，而是感性或容性

5、阻抗。此时，LC回路对信号会产生附加相移，造成φF≠180°，那么φA+φF≠360°，不能满足相位平衡条件，电路也不可能产生振荡。由此可见，LC振荡电路只有在f=f0这个频率上，才有可能振荡。12（2）幅度条件为了满足幅度条件AF≥1，对晶体管的β值有一定要求。一般只要β值较大，就能满足振幅平衡条件。反馈线圈匝数越多，耦合越强，电路越容易起振。（3）振荡频率若电路满足振荡条件，则其振荡频率如下式，将LC回路的电容器改为可变电容器，调节可变电容器的电容量就可以改变振荡频率f0值。13二、电感三点式振荡电路14振荡条件相位条件。设基极瞬时极性为正，由于放大器的倒相作用，集电极电位为负，与

6、基极相位相反，则电感的３端为负，2端为公共端，１端为正，各瞬时极性如图所示。反馈电压由1端引至晶体管的基极，故为正反馈，满足相位平衡条件。幅度条件。从图中可以看出反馈电压是取自电感L2两端，加到晶体管b、e间的。所以改变线圈抽头的位置,即改变L2的大小，就可调节反馈电压的大小。当满足AF>1的条件时，电路便可起振。15振荡频率电感三点式振荡器的振荡频率与变压器反馈式相同，只是此处L=L1+L2+2M，M为线圈L1与L2之间的互感系数。所以振荡频率可写作：16三、电容三点式振荡器17振荡条件相位条件。与分析电感反馈式振荡电路相位条件的方法相同，该电路也满足相位平衡条件。幅度条件。由图可看

7、出，反馈电压取自电容C2两端，所以适当地选择C1、C2的数值，并使放大器有足够的放大量，电路便可起振。振荡频率18在实际应用中，要求振荡电路产生的输出信号应具有一定的频率稳定度。频率稳定度一般用频率的相对变化量Δf/fo来表示。前面讨论的RC、LC电路很难达到较高的频率稳定度，采用石英晶体振荡电路，其频率稳定度一般可达10-9~10-11数量级，常用于电路时钟、计算机等电子产品中。一、石英晶体的基本结构19一、石英晶体的等效电路、频率特性及符号