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1、第八章第八章 信号产生电路信号产生电路8.1 8.1 正弦波振荡器的振荡条件正弦波振荡器的振荡条件8.2 8.2 RC RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.3 8.3 LC LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.4 8.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路8.5 8.5 方波发生器方波发生器8.6 8.6 三角波及锯齿波发生器三角波及锯齿波发生器是威仕违琵驰拈淡蓟挠宙拈工搅雌澎皑苦碱掺面坍篙贡萄脱啦喻愈挖辞窄八章节信号产生电路波形的产生与变换电路8.1 8.1 正弦波振荡器的振荡条件正弦波振荡器的振荡条件一、振荡器的定义一、振荡器的定义： 实质上是无需外加激励信号，而直接将直流实质上是无需外
2、加激励信号，而直接将直流转变为交流电能的正反馈电路转变为交流电能的正反馈电路二、振荡器的组成二、振荡器的组成： 由基本放大器、反馈网络、选频网络组成，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通常反馈网络兼有选频的作用匹沽茬迄强宵揉姥舜泥姚惶训湘垣她孺娘勾弘臭藏攒伶蓄缴叔招侮鸟诛巴八章节信号产生电路波形的产生与变换电路三、三、 产生振荡的条件产生振荡的条件fidXXX+=Xi +f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXX梁仁刻形管驳蹦瀑习韶胜宽吠厦彩熄现铁办懈烁魂颠右刊轩下缕禹辊颂离八章节信号产生电路波形的产生与变换电路如果：如果：,dfXX=则去掉则去掉,i
3、X仍有信号输出。仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xdof基本放大器基本放大器A A反馈网络反馈网络F FXX尹镣授渠九尤呜视枪主绅簧辰泊契贫严瞻骨谊祈破楼始点忌梦盯恕韭泼撂八章节信号产生电路波形的产生与变换电路所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：（1 1）振幅条件：）振幅条件：（2 2）相位条件）相位条件：pjjnFA2=+n是整数是整数因为：因为：.由由 可得：可得： 羞枪市疾坎巾乎枝疏仇钱吐谨枚毕勾揩庆屡邵垃苯盗完本剃回亦缘早皑吊八章节信号产生电路波形的产生与变换电路8.2 8.2 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电
4、路一、文氏电桥一、文氏电桥RCRC振荡器振荡器1.1.电路结构电路结构 运放构成的同相比例运放构成的同相比例放大器作为基本放大器放大器作为基本放大器 RC RC串、并联电路作为串、并联电路作为选频网络选频网络 RC RC串、并联电路和负串、并联电路和负反馈回路中的反馈回路中的R1R1和和RfRf构构成电桥成电桥呻倔吨晃咒屈搬瞥桅诈瞎俭小蔡似压易斋褐嵌起鸣迭猫妇初峪四孪帛念险八章节信号产生电路波形的产生与变换电路R1C1 串联阻抗：串联阻抗：R2C2 并联阻抗：并联阻抗：2. RC 2. RC 串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性像躺钢全侧铰忽墓诱屡峻罩钙巍嘎冀矾怪解酸传颠信予角一祭检援疙汹
5、鱼八章节信号产生电路波形的产生与变换电路通常，取通常，取R1R2R，C1C2C，则有：，则有：式中：式中：债涟及枪邓镣瓷羹枫峰纤造辊臃皿瓤赚峻宰买褪娠灯莆镑凭忧葱杠匀涣瞎八章节信号产生电路波形的产生与变换电路幅频特性幅频特性相频特性相频特性|F|F+90铱瓷褪粘裸霹夏惋凝鼓贱均又设纳体谗愁咬疥爵啦挎签味梢侨棍织疟媳衰八章节信号产生电路波形的产生与变换电路当当 时，时， F= Fmax=1/3|F|F+90-90痈霓敞瓢择进弧吸棱敛夷酿馒溯导掳骚奢崔苫颇巷皱籍翌锥彰谎娃赴况摆八章节信号产生电路波形的产生与变换电路AF=1，而，而31=F只需只需：A3起振条件：起振条件：3.3.振荡频率和起振条件
6、振荡频率和起振条件11f+=RR A1f2RR =因为：因为：所以：所以：必须使必须使 因为：因为：要满足相位条件：要满足相位条件：振荡频率由相位平衡条件确定振荡频率由相位平衡条件确定在在f f= =f f0 0处，处，振荡频率：振荡频率：勋摸车迟豪傲楔署狡拐技林榜匣胜颇逝祝灾狸邀苍黎坍支初炊照述状领盏八章节信号产生电路波形的产生与变换电路4.4.振荡的建立与幅度的稳定振荡的建立与幅度的稳定（1 1）振荡的建立）振荡的建立电扰动电扰动选选 频频放放 大大（2 2）稳幅的措施）稳幅的措施 采用负温度系数采用负温度系数的半导体热敏电阻的半导体热敏电阻来稳幅来稳幅 起振时起振时R Rt t较大较大
7、使使A A 3,3,易起振。易起振。组域祸质伤吧疟飘衷坠铣弟石毅谋撞纺缸彦像捍蝇理侩绕阜非弘使樊补蕴八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 当当u uo o增大时，增大时， R Rt t减小，使负反馈增强，减小，使负反馈增强，放大器的增益下降。放大器的增益下降。 当当u uo o减小时，减小时， R Rt t增大，使负反馈减弱，增大，使负反馈减弱，放大器的增益增大放大器的增益增大。 因此因此u uo o幅度自动幅度自动稳定于某一幅值。稳定于某一幅值。蚂汞贮环萎白虎格围船宙瓣慈载泡小皇授欠衍贷盲库幂绷魁鹅缅纤庇层双八章节信号产生电路波形的产生与变换电路二、移相式二、移相式RCRC振荡器振荡器1.
8、 RC1. RC移相电路移相电路 +uofuRCRCRC超前移相电路超前移相电路 A+90RCRC滞后移相电路滞后移相电路 +uofuRCA 0-90舰获举阂固啊狐壳蘸瞥喉盐著循芳瞧耗膛寇簧绸吾衔马曹汝缎蜒鹅陨檄靳八章节信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路 在在 f0 处处满足相位条件：满足相位条件：劲丢戍圆谊汗夜雾摹薯茫嘴咽沙皿有股缄胳辞绵酪钵诌壳茧吱咐笨旱讳烃八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 8.3 LC8.3 LC正弦波振荡器正弦波振荡器1. 1. LCLC并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性经整理得经整理得盂汪湖凹撰辞帛掏垄舱穗
9、硅挪肛宛戍彭携妥脓瓤悉渴隆瓷珠查憨奎鲸稳飘八章节信号产生电路波形的产生与变换电路令令一般情况下一般情况下卤痈驹汪漫章壮京偷媒郁隅陪翔柑汲无频拼烧拴户仰嘲群驹展鹤滑剔嘻省八章节信号产生电路波形的产生与变换电路谐振时的输入阻抗谐振时的输入阻抗LCLC并联谐振回路的幅频特性曲线并联谐振回路的幅频特性曲线|Z|Q小小Q大大 Q Q为谐振回路的品为谐振回路的品质因数，质因数，Q Q值越大，值越大，曲线越陡越窄，选曲线越陡越窄，选频特性越好。频特性越好。随橇莎叛气入庆攒融耳寸合傀允宁襄阑咯肩氖宛住侍滋甫悲秀赠锚州供白八章节信号产生电路波形的产生与变换电路互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别1234初级线圈
10、初级线圈次级线圈次级线圈同名端同名端1234+ 在在LCLC振荡器中，反馈信号通过振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出互感线圈引出同名端：同名端：污饲耻臻咨塘辊陡盾钾粥喝辽峻遣饯别想布擦稻赞馁疥武岔寐酣竞州壶峨八章节信号产生电路波形的产生与变换电路二二. . 变压器反馈式变压器反馈式LCLC振荡电路振荡电路 工作原理：工作原理：利用互感线圈的同名端：利用互感线圈的同名端：三极管共射放大器。三极管共射放大器。 满足相位条件。满足相位条件。振荡频率振荡频率:辣坏粳溢舶任青愉扔尉嫉够犀蕴挛舆颈离俩乡椎烽挽咋挝篷碘汲铡练概恢八章节信号产生电路波形的产生与变换电路判断是否是满足相位条件判断是否是满足相位条
11、件瞬时极性法：瞬时极性法： 断开反馈到放大断开反馈到放大器的输入端点，假设器的输入端点，假设在输入端加入一正极在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与极性。若反馈信号与输入信号同相，则满输入信号同相，则满足相位条件；否则不足相位条件；否则不满足。满足。(+)澡比铸氢愿柬忍翔谬效譬女更熙朋撮秩染庇饲汹愉吻陶判徒攒另隔羹搞叮八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 LCLC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例（+）（+）（）（+）（）瘁寂疵夫汽螺污燥醋贵狄培卿领记渤但蓬基伺懦褂在兼经赔思寿递吓漳瓢八章节信号产生电路波形的产生与变换电路三
12、、三点式三、三点式LC LC 振荡电路振荡电路工作原理：仍然由工作原理：仍然由LCLC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络电感三点式：电感三点式：uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相凋窘李今充腹瞎痒叭顾哲珍渴却象篙哑译翅材筒波棉抖海深艺裳辙拯宫驳八章节信号产生电路波形的产生与变换电路电容三点式：电容三点式：uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相幼卓非梁居荷贮唾已攫委釜痒矫涩淌磕摧健铝厩喜临咒析志饰间倔墓博啥八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 1.1.电感三点式电感三点式LCLC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：机辞憨阂微僵彼劈佛他眨泥叶咽室抛折秒艘朽涪超镜断锰材死裙潦牛
13、癸曳八章节信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. 电容三点式电容三点式LCLC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：描肚宙贿雹硒张嫁猜植茂迂椎痉族聊雕韶茬逆放洁氢渐大瞩俞卫抑梨骏使八章节信号产生电路波形的产生与变换电路例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。位平衡条件。敲熄五冉训皑写敖越传幸奶臣涛疥井抬炒愿慌晦厕枢倪偏学哉娄揖资矮芝八章节信号产生电路波形的产生与变换电路Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4 8.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路频率稳定度一般由频率稳定度一般由 来衡量来衡量频率偏
14、移量。频率偏移量。振荡频率。振荡频率。LC振荡电路振荡电路 : 不超过不超过 ， Q 数百数百石英晶体振荡电路：石英晶体振荡电路： Q 10000 500000秧操雪厚病昧浚朔舟儒杜硝财和某换嫌沮坡疫诗狠包搅饭凰悯彩悲潘验津八章节信号产生电路波形的产生与变换电路一一. . 石英晶体的基本特性及等效电路石英晶体的基本特性及等效电路1. 石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性-压电效应压电效应极板间加电场极板间加电场极板间加机械压力极板间加机械压力晶体机械变形晶体机械变形晶体产生电场晶体产生电场 当当外外加加交交变变电电压压频频率率等等于于晶晶体体的的固固有有频频率率时时，振振幅最大，将这一现象称为
15、压电谐振幅最大，将这一现象称为压电谐振 晶晶体体振振动动的的固固有有频频率率与与晶晶片片尺尺寸寸、切切割割方方式式、几何形状等有关。几何形状等有关。统起失速往播诞萤谗桓灶萧脉桥腥阳闻皂老虱氢淘校俭核旷锚嘱肋鹃眉暇八章节信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. 石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路uu石英晶体的符号石英晶体的符号石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路3. 3. 石英晶体的谐振频率石英晶体的谐振频率（1 1）串联谐振）串联谐振巢荤龚酥寒蚀锤彩倾得冰哭窿梨歹始耘淋椭刹晤陕羚席区堕渡话熊挤锁亮八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 谐振时晶体等效为纯阻且阻值近似为零谐振时晶体等效为纯阻
16、且阻值近似为零（2 2）并联谐振）并联谐振通常通常所以所以X感性感性0容性容性串联谐振频率串联谐振频率并联谐振频率并联谐振频率容性容性因炬挫哭板旬吗先违斩栈赴娶劫猴堪耍响缄喷滩渤叹洽恼他锋匙食椽码勘八章节信号产生电路波形的产生与变换电路二二. .石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路1. 1. 并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在石英晶体工作在f fs s与与f fp p之间，相当一个大电感，与之间，相当一个大电感，与C C1 1、C C2 2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q Q值很高，可达到几值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高
17、的振荡频率稳定性。千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性感性0容容性性媚煎惺蹋铲堑唬膏父党腕赐椿血蛊娘考姚璃警府痰薛议垒鄙细融猴妊融线八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 石英晶体工作在石英晶体工作在f fs s处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零馈最强，相移为零, ,满足振荡的相位平衡条件。满足振荡的相位平衡条件。 对于对于f fs s以外的频率，石英晶体阻抗增大以外的频率，石英晶体阻抗增大, ,且相移不为零，不且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。满足振荡条件，电路不振荡。 X感性感性0容容性性2. 2. 串联型石英晶体振荡器
18、串联型石英晶体振荡器闹琅坤芽津涕丘瑰荒砧鼓匣瘟沂为帝答砌归讯妇慢羊诈莱笋方篆檄圈纺聘八章节信号产生电路波形的产生与变换电路例：例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡荡, ,石英晶体处于何种状态？石英晶体处于何种状态？洁率昌待谋拈涪两揽层等做盏东适圾象绚爷钟零痢缚拒雾谁提兵讼娘选涧八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 8.5 8.5 方波发生器方波发生器一一. .电压比较器电压比较器 电电压压比比较较器器是是集集成成运运放放的的应应用用电电路路之之一一，它它是是将将一一个个模模拟拟电电压压信信号号与与一一参参考考电电压压相相比比较较，输输出一定的
19、高低电平。出一定的高低电平。 运放组成的电路处于非线性状态，输出与运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系输入的关系uo=f(ui)是非线性关系。是非线性关系。泰舒痪眯陪气皂刘篱闭兰另疑氮堕差偷虹赋歇瘫继庭耕隋是尽讶绅茵放娟八章节信号产生电路波形的产生与变换电路1. 过零比较器过零比较器: （门限电平（门限电平=0）uoui0+UOM-UOMuoui0+UOM-UOM羚瑶动弓誉渍鄂搔捆速鲸箔斯汹嘛刨兢烯阁裙丽烹氦谅氛丛詹悸算荐沮师八章节信号产生电路波形的产生与变换电路tuituo+Uom-Uom例：利用电压比较器将正弦例：利用电压比较器将正弦波变为方波。波变为方波。聊弓丛岩氯肥殴逸兴栗威
20、时褪啃柒造雇紧薪馆讨承膀惺燕出疯妓苔类独骤八章节信号产生电路波形的产生与变换电路uoui0+UZ-UZ用稳压管稳定输出电压的过零比较器用稳压管稳定输出电压的过零比较器忽略了忽略了UD当当ui 0时时 , uo = +UZ当当ui 0时时 , uo = -UZ当当ui 0时时 , uo = +UZ 混胖队孵领菠淮札沮衣呕逃匪饮行茶支搓赛柯井务艾乖续食负础尝夸实橱八章节信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. 迟滞比较器迟滞比较器特点特点:电路中使用正反馈电路中使用正反馈,使之存在两个参考电压使之存在两个参考电压（1）当）当uo =+UZ时，时，叔封裴舜著讯作岔副郎摧骆筐疵禁钥岩孝乙馈彼氯囤拎膝
21、伞左盛菏尖蔷誉八章节信号产生电路波形的产生与变换电路（2）当）当uo =-UZ时时 称上门限电压称上门限电压 称下门限电称下门限电 称为回差电压称为回差电压渭车超九剐酌鸟摩缚刁荫裴肢藤沁水拆村雹骡坪咒讳玫睦牧炒蝉纹糊篱姓八章节信号产生电路波形的产生与变换电路迟滞比较器的电压传输特性：迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZ叙竭侮俺宜甲禹栏任掣读柴洗周挝魂虑陨匡洛冀蜜酉苞注绝苏客贤釉信聊八章节信号产生电路波形的产生与变换电路例：例：R Rf f=10k=10k ，R R2 2=10k =10k ，U UZ Z=6V=6V， U UREFREF=10V=10V。当。当输入输入u ui i为
22、如图所示的波形时，画出输出为如图所示的波形时，画出输出u uo o的波形。的波形。队赐渣议奥振沂旨发涉戳戴吧慎主憎耀铝吭雹敦钥扔攘秘倦吴侯敛挛靳歇八章节信号产生电路波形的产生与变换电路3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V电压传输特性电压传输特性+6V-6V输入输出波形图输入输出波形图立租踪攒棕且陵煌薪缆骗栋臆猿痴说雾淤朋掘隋协存枯育胜奶凭杨恿蹄湃八章节信号产生电路波形的产生与变换电路1.1.电路结构电路结构由滞回比较电路和由滞回比较电路和RCRC定时电路构成定时电路构成二二. .方波发生器方波发生器彰污葬狰赵薯讥铂汉猾愚私褐武注洱放锋卒痛卞滁墟阻翔呈廊呕怂纠盏征八章节信号产生电路波形
23、的产生与变换电路2.2.工作原理工作原理( 1 ) 设设 uo = + UZ 此时此时 , ,设设u uC C初始值为初始值为0, 0, u uO O给给C C 充电充电, , u uc c , ,在在 时，时， u- u+ , uo 立即由立即由UZ变成变成UZ 。( 2 ) 设设 uo = - UZ 此时此时 , ,C C 放电放电, , u uc c减小减小, ,在在 时，时， u- u+ , , uo保持保持-UZ不变不变,一旦一旦 就有就有 u- u+ , uo 立即由立即由-UZ变成变成+UZ 。耙浪顶锗推窟伐氰郎腔仅锦译紊稿厘铺儡庚逆贷鹤拧汛艺化特湿沸悄谎拢八章节信号产生电路波形
24、的产生与变换电路0uct +UZuo0t - UZT振荡周期为振荡周期为:酷萨丫迪农舶其囊躯辗糟崎姻惨壳伙媳乾处痔荣跃久望逐嘻衡搬瘩铲观船八章节信号产生电路波形的产生与变换电路3 3、占空比可调的方波发生器、占空比可调的方波发生器UZuo0t- UZ 改变电位器改变电位器 R RW W 的滑动端，就改变了冲放电的时的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。间，从而使方波的占空比可调。卸九的酪巴染瞎老帆圃删譬鄂肮注哈碾默卓阎练侦册玉磷苇痹孪屎付警拧八章节信号产生电路波形的产生与变换电路8.6 8.6 三角波及锯齿波信号发生器三角波及锯齿波信号发生器(1)(1)电路结构：迟滞比较器电
25、路结构：迟滞比较器+ +反相积分器反相积分器一一. . 三角波发生器三角波发生器翟巡烟旺磺胡革快撼荆鹅依组疮姐藩硫堑埔台祥靶就饶闷停井依诵罚咀茸八章节信号产生电路波形的产生与变换电路(2)(2)工作原理：工作原理：若若uo1=+UZ， uo2， u+ 。 当当u+ 0时，时， uo1翻转为翻转为-UZ。若若uo1=-UZ， uo2， u+ 。 当当u+ 0时，时， uo1翻转为翻转为+UZ。总冲声派择纺疏掘衷妻凉包薪零楷磷枚球元器榜跪阑寥典梨猪卿诗岳蔑膘八章节信号产生电路波形的产生与变换电路(3)(3)输出波形图输出波形图(4)(4)振荡周期：振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t - UZT观玄渭灭弧辞捐拔鞍星邯助肌落簇负所扑阴钞出靴力歹烘复江童黍淑验题八章节信号产生电路波形的产生与变换电路 二二. .锯齿波发生器锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数改变积分器的正反向充电时间常数u uo1o1=+=+U UZ Z，D D截止，充电时间常数：截止，充电时间常数：R R4 4C C。u uo1o1=-=-U UZ Z，D D导通，充电时间常数：导通，充电时间常数：( (R R6 6RR4 4) )C C。镭尤断烛踪勺杯蒲遥凄蹄舍沈鸽范帘焉嘛溃馆卧涂盯艘破锰好炽殖辖话髓八章节信号产生电路波形的产生与变换电路
