模电讲义信号发生器.ppt

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1、9信号发生器本章介绍几种信号发生器的组成及工作原理。它们既可用分立元件构成，也可用集成电路组成，也有专用信号发生器组件。9.1正弦波振荡电路的振荡条件输出电压为正弦波的振荡电路，叫做正弦波振荡器，在不同的使用场合，对正弦波的频率、功率要求不同。下面首先分析自激振荡原理，然后再介绍典型的振荡电路。不加输入信号而有输出信号的电路，叫做信号发生器。1.振荡条件振荡原理如图9.1.1所示，它由放大电路和反馈电路组成。(维持）自激振荡的条件为：幅度平衡条件相位平衡条件振荡频率由相位平衡条件确定，电路仅在一个频率处满足相位条件，此频率为输出信号的频率fo。2.起振和稳幅振荡电路总存在微弱的

2、噪声或干扰信号，它们的频谱很宽，利用选频网络把所需频率的信号挑选出来，经过放大电路和正反馈网络，只要,输出就会逐渐变大起振的幅值条件为稳幅：因AF>1，起振后，输出信号幅值逐渐增大，需采取稳幅措施限幅，使输出波形为正弦波。一般可用放大器件的非线性稳幅或专门的稳幅电路实现稳幅.3.分析方法判断电路能否产生正弦振荡的一般方法：1）电路是否具有放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节，这4个基本组成部分。一般选频网络兼作反馈网络，放大器件的非线性自动地起稳幅作用。2）是否满足相位平衡条件。一般用瞬时极性法判断，若是正反馈电路就能振荡，振荡频率由相位条件决定。3）是否满足幅度平衡条件。振荡电

3、路的幅度条件一般容易满足，因此，只要相位条件满足就能振荡。起振条件由AF>1决定。正弦波振荡器按选频网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。9.2RC正弦波振荡器RC振荡器有RC串并联型，RC移相型和RC双T型等电路，它们的共同特点是反馈网络兼作选频网络，下面介绍常见的RC串、并联型。1.RC串并联网络的选频特性由图9.2.2所示频率特性可知,当2．RC振荡电路由RC串、并联网络的选频特性可知，为了满足振荡电路的自激条件，放大器应有AV=3,A=0°，即输出与输入同相，为此应选用同相比例运算电路或两级共射放大电路.振荡电路见图9.2.1。由于Z1、Z

4、2、与R1、Rf正好形成一个四臂电桥，因此又叫做文氏电桥振荡器。3.振荡的建立与稳定由起振条件AF>1可知，同相比例电路的参数选取应满足为了使输出波形失真小，AV取约大于3。4振荡频率与波形5稳幅措施在放大电路的反馈回路里采用非线性元件来自动调整负反馈的强弱以维持输出电压恒定。1）将反馈回路中的Rf用一负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压幅值增大时，电路温度增高，Rf将减小，放大电路的增益AV=1+Rf/R1减小，输电压幅值减小，从而稳定输出电压。2）也可将反馈回路中的R1用一正温度系数的热敏电阻代替，同样可从而稳定输出电压。3）利用二极管或场效应管的可变电阻特性来稳幅。例9.2.1

5、图9.2.4所示为一RC桥式正弦波振荡电路，已知A为运放741，其最大输出电压为±14V。（1）图中二极管D1,D2作为自动稳幅元件，试分析其稳幅原理；（2）设电路已产生稳幅正弦波振荡，当输出电压达到正弦波峰值时，二极管正向压降约为0.6V,试估算输出电压的峰值Vom;(3)试定性说明因不慎使R2短路时，输出电压的波形；（4）定性画出R2不慎开路时，输出电压的波形。（并标明振幅）解：（1）稳幅原理vo的幅值较小时，D1,D2截止，放大电路增益有利于起振；当vo的幅值较大时，D1,D2导通，并联等效电阻减小，AV下降，vo幅值趋于稳定。（2）估算Vom由稳幅振荡时，并由电路可列出方程解之

6、可得（3）（4）9.3LC正弦波振荡电路LC振荡器可产生1MHz以上频率的正弦波，由于普通运放频带较窄，一般由分立元件放大器组成，常见的有变压器反馈式，电感三点式和电容三点式。9.3.1LC选频放大电路1．LC并联回路的选频特性通常有,所以由上式可知，并联谐振回路具有如下特点：(1)并联谐振频率为(2)谐振时，回路等效阻抗为纯电阻性质，其值最大，即其中Q为品质因数,是用来评价回路损耗大小的指标，其值在几十至几百范围内。(4)频率特性则上式改写为2选频放大器图9.3.3为一选频放大电路，该电路仅对回路的并联谐振频率的信号有放大作用，对其它频率的信号均是衰减的。9.3.2变压器反馈式LC振

7、荡电路图9.3.6中，LC并联回路作放大电路中晶体管集电极的负载，起选频作用，变压器副边绕组实现反馈，称为变压器反馈式正弦波振荡器。振荡电路中电容C1，射极旁路电容Ce，通常足够大，视为交流短路，因此LC回路谐振时，呈电阻性，放大电路的输出和输入间相位相反，如果变压器绕组的极性合适（图中同名端用*号表示），反馈网络的相位，则满足振荡的相位平衡条件，(–-)(+)(+)振荡频率为式中L'为回路的等效电感。通常采用瞬时极性法分析，各处极性见图中