《模电课件第23讲正弦波振荡电路》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模电课件第23讲正弦波振荡电路(23页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第二十三讲 正弦波振荡电路,一、正弦波振荡的条件和电路的组成,二、RC正弦波振荡电路,三、LC正弦波振荡电路,四、石英晶体正弦波振荡电路,一、正弦波振荡的条件和电路的组成,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。,1、正弦波振荡的条件,一旦产生稳定的振荡,则电路的输出量自维持,即,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
2、= f0信号有从小到大直至稳幅的过程,即满足起振条件。,2、起振与稳幅,电路如何从起振到稳幅?,稳定的振幅,3、基本组成部分,1) 放大电路:放大作用 2) 正反馈网络:满足相位条件 3) 选频网络:确定f0,保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节(稳幅环节):稳幅,1) 是否存在主要组成部分; 2) 放大电路能否正常工作,即是否有合适的Q点,信号是 否可能正常传递,没有被短路或断路; 3) 是否满足相位条件,即是否存在 f0,是否可能振荡 ; 4) 是否满足幅值条件,即是否一定振荡。,常合二而一,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 ff0的信号Ui,且规定其极性
3、,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?,5、分类,常用选频网络所用元件分类。 1) RC正弦波振荡电路:几百kHz以下 2) LC正弦波振荡电路:几百kHz几百MHz 3) 石英晶体正弦波振荡电路:振荡频率稳定,二、RC 正弦波振荡电路,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,F0o。,RC串并联选频网络的频率响应,当 f=f0时,不但=0,且 最大,为1/3。,1)是否可用共射放大电路? 2)是否可用共集放大电
4、路? 3)是否可用共基放大电路? 4)是否可用两级共射放大电路?,2、电路组成,应为RC串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。,不符合相位条件,不符合相位条件,输入电阻小、输出电阻大,影响f0,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,3、RC桥式正弦波振荡电路(文氏桥振荡器),用同相比例运算电路作放大电路。,因同相比例运算电路有非常好的线性度,故R或Rf可用热敏电阻,或加二极管作为非线性环节。,频率可调的文氏桥振荡器,改变电容以粗调,改变电位器滑动端以微调。,加稳压管可以限制输出电压的峰峰值。,同轴 电位器,讨论
5、一:合理连接电路,组成文氏桥振荡电路,讨论二:判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗?,RC移项式电路,RC双T选频网络,选频网络和正反馈网络是两个网络。,1) RC移相电路有几级才可能产生正弦波振荡? 2) 若R和C互换呢?,三、LC 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,当ff0时,,构成正弦波振荡电路最简单的做法是通过变压器引入反馈。,附加相移,LC选频放大电路正弦波振荡电路,当f=f0时,电压放大倍数的数值最大,且附加相移为0。,2、变压器反馈式电路,特点: 易振,波形较好;耦合不紧
6、密,损耗大,频率稳定性不高。,分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤: 1) 是否存在组成组成部分 2) 放大电路是否能正常工作 3) 是否满足相位条件,为使N1、N2耦合紧密,将它们合二而一,组成电感反馈式电路。,必须有合适的同铭端!,谐振频率为,3、电感反馈式电路,反馈电压取自哪个线圈? 反馈电压的极性?,电感的三个抽头分别接晶体管的三个极,故称之为电感三点式电路。,3、电感反馈式电路,特点:耦合紧密,易振,振幅大,C 用可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差,常含有高次谐波。,由于电感对高频信号呈现较大的电抗,故波形中含高次谐波,为使振荡波形好,采用电容反馈式电路。,4、电容反馈式(电
7、容三点式)电路,若要振荡频率高,则L、C1、C2的取值就要小。当电容减小到一定程度,晶体管的极间电容将并联在C1和C2上,影响振荡频率。,特点:波形好,振荡频率调整范围小,适于频率固定的场合。,与放大电路参数无关,四、石英晶体正弦波振荡电路 1、石英晶体的特点,SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。,压电效应和压电振荡:机械变形和电场的关系,固有频率只决定于其几何尺寸,故非常稳定。,感性,一般LC选频网络的Q为几百,石英晶体的Q可达104106;前者f/f为105,后者可达10101011。,2、电路,石英晶体工作在哪个区? 2) 是哪种典型的正弦波振荡电路?,石英晶体工作在哪个区? 2) 两级放大电路分别为哪种基本接法? 3) C1的作用?,并联型电路,串联型电路,讨论三,同铭端?,注意事项: 1、放大电路必须能够正常工作、放大电路的基本接法; 2、断开反馈,在断开处加 f=f0的输入电压; 3、找出在哪个元件上获得反馈电压,是否能取代输入电压。,