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1、1波形产生电路的设计1 正弦波振荡电路的分析方法 2 RC 正弦波振荡电路 3 LC 正弦波振荡电路 4 石英晶体振荡器 5 非正弦波发生电路一、正弦波振荡电路的分析方法一、正弦波振荡电路的分析方法 1产生正弦波振荡的条件产生正弦波振荡的条件如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使无外输入信号，放大电路输出 端也有一个正弦波信号自激振荡。由此知放大电路产生自激振荡的条件是：ifUU&即：iiofUUAFUFU&所以产生正弦波振荡的条件是：1FA&幅度平衡条件1FA&相位平衡条件2argFAnFA&L, 2 , 1 , 0n2. 分析步骤：分析步骤： （1）判断能否产生正弦波振荡
2、 a. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； b. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作； c. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅平衡条件。 (2) 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。 估算振荡频率和起振条件, 振荡频率由相位平衡条件决定。a.写出回路增益的表示式FA&b.令，即可求得满足该条件的 ，此频率即为振荡频率；2FAn0fc.令时的，即得起振条件。0ff 1FA&3正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分: (1) 放大电路。 (2) 反馈网络。 (3) 选频网络。 iU放放大大电电路路 AioUAU 反
3、反馈馈网网络络 FtUU sin2ii OfUFU iU iU放放大大电电路路 A放放大大电电路路 AioUAU 反反馈馈网网络络 F反反馈馈网网络络 FtUU sin2ii OfUFU 2(4) 稳幅电路。 判断一个电路是否为正弦波振荡器, 就看其组成是否含有上述四个部分。 二、二、RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路(文氏电桥文氏电桥) （一）（一）RC 串并联网络振荡电路串并联网络振荡电路 电路组成：放大电路 集成运放 A ； 选频与正反馈网络 R、C 串并联电路； 稳幅环节 RF 与 R 组成的负反馈电路。 1RC 串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性)1j()1 (1j1j1j11
4、221 122122211222212fCRCRCC RRCRR CRCRRUUF&取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令 则： RC10)j(3100 F&得 RC 串并联电路的幅频特性为：2002)(31 F&图图 8.2.2图图 8.2.2Z1Z2 0 0 F 0 0 F 0 0 F0 F 00 F 01/3+90- -903相频特性为：3arctg00 F 最大，F = 0。时，当RC1031F&2振荡频率与起振条件振荡频率与起振条件1. 振荡频率RCf 2102. 起振条件f = f0 时，由振荡条件知：，所以起振条件为：31F&1FA&3A&同相比例运放的电压
5、放大倍数为，即要求：RRAuF f1RR 2F3振荡电路中的负反馈振荡电路中的负反馈(自动稳幅自动稳幅) 引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，提高 带负载能力。反馈系数RRRFF改变 RF，可改变反馈深度。增加负反馈深度，并且满足， 则电路可以起振，3A&并产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。 4振荡频率的调节振荡频率的调节RCf 210调节电阻 R 或电容 C 的值，即可调节振荡频率； 利用波段开关换接不同容量的电容，对频率进行粗调； 利用同轴电位器，对振荡频率进行细调。 （二）其他形式的（二）其他形式的 RC 振荡电路振荡电路 1、移相式振荡电路、移相式振
6、荡电路 集成运放产生的相位移 A = 180，如果反馈网络再相移 180，即可满足产生正弦波 振荡的相位平衡条件。 当 f = f0 时，相移 180，满足正弦波振荡的相位条件。振荡频率为：起振条件：RF 12 RRCf 32102、双、双 T 选频网络振荡电路选频网络振荡电路 振荡频率约为：0ff0 f0 270 180 904RCf510起振条件1 23FARR&，当 f = f0 时，双 T 网络的相移为 F = 180；反相比例运放的相移 A = 180，因此满 足产生正弦波振荡的相位平衡条件。 如果放大电路的放大倍数足够大，同时满足振幅平衡条件，即可产生正弦波振荡。 三种 RC 振荡
7、电路的比较LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 LC 并联电路的特性并联电路的特性: 当频率变化时，并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。并联电路的导纳： 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY当时，电路发生并联谐振。0)(2 020 0LRLC并联谐振角频率，令：谐振回路的品质因数LC LR11)(1200 RLQ0当 Q 1 时，谐振频率：LC10LCf 210选频特性好，适用于 产生单一频率的振荡波形。电路简单，经济 方便，适用于波形要 求不高的轻便测试设 备中。可方便地连续调节振荡 频率，便于加负反馈稳幅电 路，容易得到良好的振荡波 形。电路特 点及应 用场合起振 条件振荡 频率电
8、路 形式双 T 网络选频振荡电路移相式振荡电路RC 串并联网络振荡电路名称选频特性好，适用于 产生单一频率的振荡波形。电路简单，经济 方便，适用于波形要 求不高的轻便测试设 备中。可方便地连续调节振荡 频率，便于加负反馈稳幅电 路，容易得到良好的振荡波 形。电路特 点及应 用场合起振 条件振荡 频率电路 形式双 T 网络选频振荡电路移相式振荡电路RC 串并联网络振荡电路名称RCf 21 03 ARCf 321 0RCf51 0 1 23 FARR，RR12F 5LC 并联回路的阻抗并联回路的阻抗：)11 (j1)1j(j)1j(j1j)j(1j2LCRLCRLCLRLCLRCLRCZ 在谐振频
9、率附近，可见，Q 值不同，回路的阻抗不同。 )1 (j122 00 QZZ发生并联谐振时，LC10回路等效阻抗：RCL YZ001， )1 (j122 00 QZZRCLZ 0CL RRLQ10结论：1. 当 f = f0 时，电路为纯电阻性，等效阻抗最大；当 f f0 时，电路为容性。所以 LC 并联电路具有选频特性。2. 电路的品质因数 Q 愈大，选频特性愈好。 谐振时谐振时 LC 回路中的电流回路中的电流电容支路的电流：ULRLUCI& 2 020 0C)(并联回路的输入电流：ULRRI& 2 02)(所以：，当 Q 1 时，IQI&CII&CII&LLCII&结论：谐振时，电容支路的电
10、流与电感支路的电流大小近似相等，而谐振回路的输入 电流极小。 （三）变压器反馈式振荡电路（三）变压器反馈式振荡电路 1、电路组成、电路组成用瞬时极性判断为正反馈，所以满足 自激振荡的相位平衡条件。(瞬时极性法) 2、振荡频率和起振条件、振荡频率和起振条件振荡频率LCf 210Z 0 Z 0 Z01Z02Q1 Q2 Q1Q2 0 F+90- -90 0 F 0 F+90- -90Q1Q2Q1 Q2感感性性纯纯阻阻容容性性图图 8.3.2 - - - - XuiXui6起振条件MCRrbe（四）（四） 电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路(Hartley) 1、电路组成、电路组成用瞬时极性判断为正
11、反馈，所以满足自激振荡的相位平衡条件。 2、振荡频率和起振条件、振荡频率和起振条件振荡频率CMLLLCf)2(21 21210 起振条件Rr MLML be21电感三点式振荡电路的特点电感三点式振荡电路的特点 1.由于二线圈之间耦合很紧，因此容易起振。 2.调节频率方便。 3.一般用于产生几十兆赫以下的频率。 4.输出波形中含有较大的高次谐波，故波形较差。 5.频率稳定度不高。 （五）（五） 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路(Colpitts) 1、电路组成、电路组成用瞬时极性判断为正反馈，所以满足自激振荡的相位平衡条件。 2、振荡频率和起振条件、振荡频率和起振条件振荡频率21210 21
12、 21CCCCLLCf 起振条件Rr CC be12（六）电容三点式改进型振荡电路（六）电容三点式改进型振荡电路 振荡频率210111121CCCLf 选择 C C1， C C2，则：LCf 210减小了三极管极间电容对振荡频率的影响，适用于产生高频振荡。 各种 LC 振荡电路的比较- - - - - - - - - - -图图 8.3.4 图图 8.3.5图图 8.3.5 - - - - - - - - - - -7（七）（七） 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 石英晶体的基本特性和等效电路石英晶体的基本特性和等效电路 1、基本特性、基本特性 压电效应：在石英晶片的两极加一电场，晶片将产生机械变
13、形；若在晶片上施加机械压力， 在晶片相应的方向上会产生一定的电场。压电谐振：晶片上外加交变电压的频率为某一特定频率时，振幅突然增加。 2、等效电路、等效电路 静电电容： C0 机械振动惯性：L 晶片弹性： C 磨擦损耗： R串联谐振频率LCf 21s并联谐振频率0s00p1 21 CCfCCCCLf 一、并联型石英晶体振荡电路一、并联型石英晶体振荡电路 交流等效电路同左几兆赫 一百 兆赫同左几千赫 几十兆 赫适用频率可达 10-5可达 10-4 10-5同左可达 10-4频率稳定度好好较差一般振荡波形同左频率可调，范 围较小。同左频率可调，范围 较宽。频率调节方 法及范围同左起振条件振荡频率电
14、 路 形 式电容三点式改进型电容三点式电感三点式变压器反馈式名称同左几兆赫 一百 兆赫同左几千赫 几十兆 赫适用频率可达 10-5可达 10-4 10-5同左可达 10-4频率稳定度好好较差一般振荡波形同左频率可调，范 围较小。同左频率可调，范围 较宽。频率调节方 法及范围同左起振条件振荡频率电 路 形 式电容三点式改进型电容三点式电感三点式变压器反馈式名称LCf 21 0CMLLf)2(21210 21210 21CCCCLf 210111121CCCLf MCRr be Rr MLML eb21 Rr CC eb12 电电抗抗频频率率特特性性OfXOfXfsfp容容性性容容性性感感 性性图图 8.4.28振荡频率，CCCCCCLf000)(21 2121 CCCCC由于，CCC0s021fLCf 二、串联型石英晶体振荡电路二、串联型石英晶体振荡电路当振荡频率等于 fS 时，晶体阻抗最小，且为纯电阻，此时正反馈最强，相移为零，电 路满足自激振荡条件。振荡频率s0ff 调节 R 可改变反馈的强
