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1、模拟模拟电子技术基础电子技术基础北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院主讲主讲 ：赵建辉：赵建辉第八章第八章 波形的发生与信号转换波形的发生与信号转换(1.正弦波振荡电路正弦波振荡电路)8.1 正弦波振荡电路8.2 电压比较器8.3 非正弦波发生电路8.4 利用集成运放实现波形转换8.5 锁相环及其应用(X)第8章 波形发生与转换本节课内容 8. 波形发生与转换电路8.1 8.1 正弦波形振荡电路正弦波形振荡电路重点重点：正弦振荡判断与频率估算：正弦振荡判断与频率估算难点难点：1.1.正弦振荡工作原理正弦振荡工作原理 2.2.正弦振荡判断方法正弦振荡判断方
2、法 3.3.正弦振荡电路分析方法正弦振荡电路分析方法( (振荡频率计算振荡频率计算) )本节重点难点本节重点难点问题提出1.正弦波的作用(测试信号与控制输入)?2.如何产生(自激振荡)?3.自激振荡的条件？4.正弦振荡电路有那些类型?工作原理如何?5.分析方法(振荡频率的计算)?基础知识：周期振荡信号的应用正弦波：正弦波：发射发射/ /接收电路中调制接收电路中调制/ /解调解调 、 摆动扫描控制、摆动扫描控制、放大电路放大电路测试（测试（AuAu） 滤波器性能测试滤波器性能测试( (频率扫描频率扫描) )三角波：三角波：扫描控制（电视行扫，场扫描）扫描控制（电视行扫，场扫描）方方 波：波：开关
3、控制（电子开关开关控制（电子开关/PWM/PWM）其它波形：其它波形：本本 质：周期振荡质：周期振荡信号（信号（f/Tf/T） 相互联系相互联系/ /转换。转换。8.1 正弦波振荡电路正弦波（正弦振荡）正弦波（正弦振荡）： 无外加输入，产生频率（周期）、幅度可调的无外加输入，产生频率（周期）、幅度可调的正弦波形。正弦波形。特点：特点：信号频率单一的周期信号。信号频率单一的周期信号。电路：电路：正反馈。正反馈。 具体电路？具体电路？工作原理工作原理如何分析？如何分析？8.1.1概述负反馈放大电路的负反馈放大电路的稳定性稳定性 负反馈负反馈可改善放大电路性能可改善放大电路性能, ,改善程度与改善程
4、度与反馈深度反馈深度(1+AF)(1+AF)有关。引入负反馈时，应防有关。引入负反馈时，应防止自激振荡（正反馈）止自激振荡（正反馈）自激振荡自激振荡平衡条件：平衡条件：负反馈负反馈8.1.1概述一、产生正弦波振荡条件一、产生正弦波振荡条件正反馈正反馈振荡振荡条件：条件：正反馈正反馈起振起振条件：条件：正弦振荡正弦振荡与放大电路与放大电路自激自激的区别的区别人为形成人为形成振荡过程：振荡过程：稳定！稳定！(1)(1)(2)(2)(3)=(1)(3)=(1)二、正弦波振荡电路组成二、正弦波振荡电路组成四大环节，缺一不可四大环节，缺一不可（1 1）放大电路）放大电路 起振到平衡，维持能量（电源提供）
5、。起振到平衡，维持能量（电源提供）。（2 2）选频网络）选频网络 确定振荡频率确定振荡频率( (高高Q Q值值) )。（3 3）正反馈网络）正反馈网络 反馈取代输入，维持振荡。反馈取代输入，维持振荡。（4 4）稳幅环节（非线性环节）稳幅环节（非线性环节） 稳定输出信号幅度。稳定输出信号幅度。选频选频与与正反馈，放大正反馈，放大与与稳幅稳幅环节常常合二为一。环节常常合二为一。三、正弦波振荡电路是否工作三、正弦波振荡电路是否工作判断方法判断方法（1 1）是否包含）是否包含放大放大/ /选频选频/ /正反馈正反馈/ /稳幅稳幅四个环节。四个环节。（2 2）放大电路是否）放大电路是否正常正常工作（静态
6、工作点工作（静态工作点/ /动态放大）动态放大）（3 3）是否满足）是否满足正反馈正反馈相位条件相位条件瞬时极性法瞬时极性法（4 4）是否起振）是否起振/ /稳幅。稳幅。AF AF 略大于略大于1 1 以上条件，缺一不可！以上条件，缺一不可！正弦波振荡电路正弦波振荡电路分类分类分类方法：分类方法：选频网络选频网络（1 1）RC RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路（2 2）LC LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路（3 3）石英晶体振荡电路）石英晶体振荡电路如何分析如何分析8.1.2 RC正弦波振荡电路一、一、RCRC串串/ /并联选频网络并联选频网络RCRC串串/ /并联电路并联电路令令低频低频
7、等效电路及相移（等效电路及相移（HPFHPF）高频高频等效电路及相移（等效电路及相移（LPFLPF）谐振谐振，FmaxFmax=1/3,=1/3,输入输出输入输出 相移为相移为0 0，阻性。，阻性。选频特性（选频特性（f f0 0）：）：二、二、RCRC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路电流增大，电流增大，rDrD减小减小温度升高，温度升高，RtRt增加增加基本振荡电路基本振荡电路稳幅措施稳幅措施标准接法标准接法三、输出频率调整三、输出频率调整通过调整通过调整R或或/和和C来调整频率。来调整频率。_+ + RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：双联双联可调电可调电容，改变容，改变C
8、，用于用于细调细调振荡振荡频率。频率。K：双联双联波段开波段开关，切换关，切换R，用于用于粗调粗调振荡振荡频率。频率。电子琴的振荡电路原理：电子琴的振荡电路原理：_+ + RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R211234对应哪个键盘对应哪个键盘分立元件组成的分立元件组成的RCRC正弦振荡器正弦振荡器RCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF+ube RCRC网络正反馈，网络正反馈，R RF F、R RE E1 1组成负反馈，调整到合适组成负反馈，调整到合适的参数则可产生正弦振荡。的参数则可产生正弦振荡。8.1.3
9、LC正弦波振荡电路选频选频采用采用LCLC电路电路理想理想LCLC网络网络具有具有损耗损耗的的LCLC网络网络谐振时，谐振时，Z Z最大（阻性）最大（阻性）品质因素品质因素Q Q（决定于（决定于R R、L L、C C）谐振频率（固有频率决定于谐振频率（固有频率决定于L L、C C）复导纳复导纳选频放大电路选频放大电路LCLC并联谐振负载并联谐振负载谐振放大谐振放大: :只对谐振频率只对谐振频率f f0 0的信号放的信号放大大, ,其它信号不放大其它信号不放大, ,适适当引入当引入正反馈正反馈可组成正可组成正弦波振荡电路弦波振荡电路+ 正反馈正反馈+UCCCC1C2频率由频率由LCLC谐振网络决
10、定。谐振网络决定。二、二、变压器变压器反馈式振荡电路反馈式振荡电路正反馈正反馈频率由频率由C 、 L1 、 L2谐振谐振网络决定。网络决定。+UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC设设uB uC uD uB uL2 ube uL1 D三、三、电感电感反馈式振荡电路反馈式振荡电路电感反馈电感反馈耦合电容耦合电容Uf耦合电容耦合电容正反馈正反馈设设uB uC uC1 uC2 uB 频率由频率由 L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络决定组成的谐振网络决定。+UCCC1LC2ABC+uLuC1 uC1减小时，减小时， uC2如何变化？如何变化？设设L 、 C1 、 C2 组成的谐振组成的谐振网络中
11、的电流为网络中的电流为i ，则，则ii四、四、电容电容反馈式振荡电路反馈式振荡电路电容反馈电容反馈耦合电容耦合电容Uf例例: 判断振荡是否工作？判断振荡是否工作？正反馈正反馈+UCCC1C2设设uB uC uE ube uA AECBube +uC1 频率由频率由 L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络决定组成的谐振网络决定。电容反馈电容反馈8.1.4 石英晶体振荡电路利用：石英晶体的压电效应，振荡频率更稳定利用：石英晶体的压电效应，振荡频率更稳定总结：1.RC1.RC振荡电路：振荡电路：1-1M Hz,1-1M Hz,运放运放( (分立元件分立元件) )实现。实现。2.LC2.LC振荡电路：几振荡电路：几K-K-几十几十M 1Hz,M 1Hz,分立元件实现。分立元件实现。3.3.石英晶体振荡电路，石英晶体振荡电路，100KHz-100KHz-几百几百M Hz,M Hz, 振荡频率更稳定（振荡频率更稳定（Q Q高）高）“三点式三点式”振荡电路接法振荡电路接法（高频电路细讲）（高频电路细讲）分别接分别接三极管三极管三个极三个极 作业课后分析书上例题（正反馈振荡条件）课后分析书上例题（正反馈振荡条件）P:461P:461 8.5 8.5 8.7 8.7 8.12 8.12 8.13 8.13
