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1、第7章 信号产生电路,7.1 正弦波振荡器的振荡条件,7.2 RC 正弦波振荡电路,7.3 LC 正弦波振荡电路,7.4 石英晶体振荡电路,7.5 方波发生器,7.6 三角波及锯齿波发生器,7.1 正弦波振荡器的振荡条件,一、振荡器的定义：,实质上是无需外加激励信号，而直接将直流转变为交流电能的正反馈电路,二、振荡器的组成：,由基本放大器、反馈网络、选频网络组成，通常反馈网络兼有选频的作用,三、 产生振荡的条件,反馈信号代替了放大电路的输入信号。,7.2 RC正弦波振荡电路,一、文氏电桥RC振荡器,1.电路结构,运放构成的同相比例放大器作为基本放大器,RC串、并联电路作为选频网络,RC串、并联
2、电路和负反馈回路中的R1和Rf构成电桥,R1C1 串联阻抗：,R2C2 并联阻抗：,2. RC 串并联网络的选频特性,通常，取R1R2R，C1C2C，则有：,式中：,幅频特性,相频特性,当 时， F= Fmax=1/3,3.振荡频率和起振条件,4.振荡的建立与幅度的稳定,（1）振荡的建立,（2）稳幅的措施,采用负温度系数的半导体热敏电阻来稳幅,起振时Rt较大 使A 3,易起振。,当uo增大时， Rt减小，使负反馈增强，放大器的增益下降。,当uo减小时， Rt增大，使负反馈减弱，放大器的增益增大。,因此uo幅度自动稳定于某一幅值。,二、移相式RC振荡器,1. RC移相电路,2. RC移相式振荡电
3、路,在 f0 处,满足相位条件：,7.3 LC正弦波振荡器,1. LC并联谐振回路的选频特性,经整理得,令,一般情况下,谐振时的输入阻抗,LC并联谐振回路的幅频特性曲线,Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。,互感线圈的极性判别,初级线圈,次级线圈,在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出,同名端：,二. 变压器反馈式LC振荡电路,工作原理：,利用互感线圈的同名端：,三极管共射放大器。,满足相位条件。,振荡频率:,判断是否是满足相位条件瞬时极性法：,断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满
4、足相位条件；否则不满足。,(+),LC正弦波振荡器举例,三、三点式LC 振荡电路,工作原理：仍然由LC并联谐振电路构成选频网络,电感三点式：,uf与uo反相,uf与uo同相,电容三点式：,uf与uo反相,uf与uo同相,1.电感三点式LC振荡电路,振荡频率：,2. 电容三点式LC振荡电路,振荡频率：,例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。,Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。,7.4 石英晶体振荡电路,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 : 不超过 ， Q 数百,石英晶体振荡电路： Q 10000 500000,一. 石英晶体的基本特性及等效电路,
5、1. 石英晶体的基本特性-压电效应,极板间加电场,极板间加机械压力,晶体机械变形,晶体产生电场,当外加交变电压频率等于晶体的固有频率时，振幅最大，将这一现象称为压电谐振,晶体振动的固有频率与晶片尺寸、切割方式、几何形状等有关。,2. 石英晶体的等效电路,u,u,石英晶体的符号,石英晶体的等效电路,3. 石英晶体的谐振频率,（1）串联谐振,谐振时晶体等效为纯阻且阻值近似为零,（2）并联谐振,通常,所以,串联谐振频率,并联谐振频率,容性,二.石英晶体振荡电路,1. 并联型石英晶体振荡器,石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几
6、千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。,石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。 对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。,2. 串联型石英晶体振荡器,例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？,7.5 方波发生器,一.电压比较器,电压比较器是集成运放的应用电路之一，它是将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。,运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性关系。,1. 过零比较器: （门限电平=0）,例：利用电压比较器将正弦
7、波变为方波。,用稳压管稳定输出电压的过零比较器,忽略了UD,当ui 0时 , uo = +UZ 当ui 0时 , uo = -UZ,将双向稳压管接在负反馈回路中,当ui 0时 , uo = -UZ 当ui 0时 , uo = +UZ,2. 迟滞比较器,特点:电路中使用正反馈,使之存在两个参考电压,（1）当uo =+UZ时，,（2）当uo =-UZ时,称上门限电压 称下门限电 称为回差电压,迟滞比较器的电压传输特性：,例：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V， UREF=10V。当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。,电压传输特性,+6V,-6V,输入输出波形图,1.电路结构,由
8、滞回比较电路和RC定时电路构成,二.方波发生器,2.工作原理,( 1 ) 设 uo = + UZ,此时 ,设uC初始值为0, uO给C 充电, uc ,在 时， u- u+ , uo保持+UZ不变,一旦 就有 u- u+ , uo 立即由UZ变成UZ 。,( 2 ) 设 uo = - UZ,此时 ,C 放电, uc减小,在 时， u- u+ , uo保持-UZ不变,一旦 就有 u- u+ , uo 立即由-UZ变成+UZ 。,振荡周期为:,3、占空比可调的方波发生器,改变电位器 RW 的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。,7.6 三角波及锯齿波信号发生器,(1)电路结构：迟滞比较器+反相积分器,一. 三角波发生器,(2)工作原理：,若uo1=+UZ， uo2， u+ 。,当u+ 0时， uo1翻转为-UZ。,若uo1=-UZ， uo2， u+ 。,当u+ 0时， uo1翻转为+UZ。,(3)输出波形图,(4)振荡周期：,二.锯齿波发生器,改变积分器的正反向充电时间常数,uo1=+UZ，D截止，充电时间常数：R4C。,uo1=-UZ，D导通，充电时间常数：(R6R4)C。,
